SU591767A1

SU591767A1 - Low angular speed meter

Info

Publication number: SU591767A1
Application number: SU762359037A
Authority: SU
Inventors: Евгений Алексеевич Артюхов; Валентин Дмитриевич Марлатов; Михаил Иванович Печкуров; Анатолий Александрович Соколов; Леон Соломнович Элинсон
Original assignee: Предприятие П/Я В-8624
Priority date: 1976-05-12
Filing date: 1976-05-12
Publication date: 1978-02-05

Description

и4 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАЛЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙand4 DEVICE FOR MEASUREMENTS OF SMALL ANGULAR SPEEDS

Изобретение относитс к области автомйг тики и телемеханики и может быть нсполь зовано дл измерени скорости поворота реей гндроскопических приборов The invention relates to the field of automotive and telemechanics, and can be used to measure the speed of rotation of a gyroscopic instrument.

В насто щее врем дл измерени ниэsojx скоростей вращени используютс ин« fQrkioioHHble и оптико ©лектро шые системы отличающиес большой сложностью конструк ции и регулировки, но не обеспечивающие стабильные результаты в услови х эксплу™ атации и в силу этого ° требуемую то ность и диапазон измерений L-4iP Currently, for measuring spin speeds, the fQrkioioHHble optical system and optical systems are characterized by a great complexity of design and adjustment, but do not provide stable results under the conditions of operation and because of this, the required strength and measurement range L -4iP

Известное устройство Дл измерени лш пых угловых скоростей содержит мнргопо люсный датчике фазовращателЬе фазовыйBACKGROUND OF THE INVENTION For the measurement of any angular velocity, there is a phase shifter with a multi-axis sensor.

дискриминатор, усилитель, исполнительный двигатель с редуктором и частотомер Исполнительный двигатель кинематически свезен с механическим модул тором датчика н через редуктор с валом фазовращате л , а выходна обмотка датчика использо вана в качестве измерительной и подклю . чена S ВХОДУ частотом эа Зdiscriminator, amplifier, executive motor with gearbox and frequency meter The executive motor is kinematically connected with a mechanical sensor modulator n through a gearbox with a phase shifter shaft, and the output winding of the sensor is used as a measuring and connecting cable. chen S INPUT frequency ea W

Однако данное устройство также имеет недостаткн ограничен нижний предел иэмер емых скоростей, невысока точность измеренийе исполнительный двигатель необходимо соедин ть через редуктор с модул тором датчика, в результате чего увеличиваютс габариты и вес конструкции, располагаемой непосредственно на испыту емом объекте.However, this device also lacks the lower limit of the measured speeds, the measurement accuracy is not high and the executive motor must be connected via a reducer to a sensor modulator, as a result of which the dimensions and weight of the structure located directly on the tested object increase.

Цель изобретени - повышение точности и расширение диапазона измер емых скоростейаThe purpose of the invention is to improve the accuracy and expand the range of measured speeds.

Поставленна цель достигаетс введением дополнительного СКВТ, синхронного двигател , редуктора с дискретно регулируемым передаточным отношением, преобразовател угол-врем , двух усилителей огибающих амшштудно-модулированных сигналов с детекторами, регулируемого и нерегулируемого делителей частоты, дополнительного фазового Д1аскримшштора, при атом преобразователь у ол-врем кинематически св зан с исполнительным двигателем , ротор дополнительного СКВТ св зан через редуктор с а скретао регулируемым передаточным отношеннем с синхронным двигателем, выходы детекторов датчика через усилители огибающих подключены к первым входам фазовых дискриминаторов, второй вход дополнительного фазового д - скриминатора подключен к второму выходу фазовращателв приемнивса, выходы фазовых дискриминаторов подключены через сумматор к усилителю исполнительного дэ гател , выход щэеобразовател угол р м подключен к входам частотомера, pt ррные обмотки дополнительно СКВТ соед нены со статорнымв обмотками фазовращ гел5 -приемника, а синхронный двигатель через регулируемый делитель частоты подключен к источнику напр жени эталонной частоты, к которому подключен также через нерегулируекйый дeJштeль частоты статорна обмотка дополнительного СКВТ, вход преобразовател угол-врем и двиг тель модул тора датчика. На чертеже изображен многополюсный - датчик 1, выполненный в виде трех дисков е многополюсными обмотками. Диск, св тзанный с контролируемым адом, вл етр ротором 2 датчика. Диск, жестко соединенный с корпусом, вл етс статором 3 датчика. Средний диск выполн ет роль м&ханического модул тора 4 и св зан с ваглом синхронного двигател 5, К входу де тектора 6 подключены обмотка Б статора 3 и обмотка ротора 2, а к входу детектора 7 подключены обмотка А статора 3 к обмотка ротора 2, Выходы детекторов 6 и 7 вл ютс выходами датчика 1 и подключены к входам усилителей 8 и 9 ог№-бающих амплитудно-модулированных сигналов . Выходы усилителей 8 и 9 через детекторы 10 и 11 огибающих подключаютс соответственно к первым входам фазовых дискриминаторов 12 и 13. На вторые 1вХоды фазовых дискриминаторов 12 и 13 поданы выходы фазовращател -приемника ,14, составленного из собственно фазовра щател 15 с двум выходами и дополнительного СКВТ 16, соединенного с фазсхвращателем 15 четырехпроводной линией св зи (роторные обмотки дополнительного iCKBT соединены со статорнйми обмотками фазовращател ). Выходы фазовых дискриминаторов 12 и 13 через сумматор 17 подключены к вх ду усилител 18, выход которого соединен с .обмоткой управлени исполнительного двигател 19,; Вал исполнительного двигвтел 19 к нематическв св зан с ротором фазовращате л 15 и с ротором преобразовател Туголвремн 20, выполненнрго на.основе СКВТ Выход лреобразовател 20 подключен к частотомеру 21, работшошему в режиме измерени интервала вр,емени. Ротор ч подаительного СКВТ i 6 через редуктор с дискретно регулируемым передаточны) отношением кинематически с синхронным двигателем 23, который через регулируемый делитель частоты 24 (с переменным коэффициентом делени ) питаетс от кварцевого эталона частоты 25, Выход эталона частоты 25 подключен также к обмоткам механического модул тора 4, к чао тотомеру 21 и через нерегулируемый де .литель частоты 2 &-К статорным обмоткам дополнительного СКВТ 16, к обмоткам двит гател 5 и к входу преобразовател угол врем 20, При подаче на обмотки механического модул тора А высокочастотного напр жени от эталона частоты 25 при вращении Mt дул тора двигателем 5 со скоростью,, fi а ротора св занного с измер емым валом, со скоростью Я в обмотке ритора возникает модулированное высокочастотное напр жение, частота |Q огибающей которого равна: ia)- U) где р - число пар полюсов ротора. Частота огибающей напр жени в обмогм ке А статора 3, подключенной к детектору 7, равна (P MCi) 1Где(Р+х)1 число пар полюсов обмотки А статора К - нониусный коэффициент даа чика, Частота огибающей напр жени в обмот, ке Б статора 3, подключенной к детектору 6, равна:,, f., a,CP--K) где (Р - К) - числов пар полюсов обмотки В статора. На выходе детектора 6 имеем сумму вух сигналов с частотами fg и f коЛ суммарный сигнал можно приближенно рассматривать как аналог амплитудно-м.Ен дулированного сигнала с огибающей, ча тота которого равна -fo-fa iK SizE С5) во несущей, средн частота которой равне| % а На выходе детектора 7 соответственио имеем сигнал с огибающей,. частота которой равна -fi-foS - aP и со средней йесущей частотой fo-bfi Усилители, огибакнпих; 8 и 9 работает соответственно на несущих частотах f н и f Н-- Нестабильность фаао-частотной xapaiu. теристикн, например усилител 8, приводит к изменению фазы несущей на величину дЧ В предложенном устройстве погрешность д |fcj усилител 8 приведет- к погрешности .измерени скорости, равной .. -F, . (to) 2l ;P-fHi t где Т - врем измерени Из формулы (5) при 2 О следует ujK, а из формул (1), (3) и (6) при 9. О и следует 2-1 j что позвол ет формулу (10) привести к виду 9. Детекторы 10 и 11 выдел$пот огибаю- щие усиленных сигналов, поступающие на входы фазовых дискриминаторов 12 и 13. Относительное изменение частоты огибающих на входах фазовых дискриминаторов равно F,-F2. 22a -U2.) Дискриминаторы 12 и 13 производ т сра& нение по фазе огибающих и выходных напр жений фазовращател Приемншса 14. Сигьналы рассогласовани суммируютс с помощью сумматора 17, усиливают с усили телем 18 и поступают на обмотку управг лени исполнительного двигател 19, кото рый осуществл ет поворот ротора фазовращател 15 до согласовани фаз. огибающих и фаз выходных напр жений фазовращател приемника 14, При этом поворачиваетс ротор преобразовател угол-врем 2О, выполненного, например, в виде фазовраиш тел с двум выходами. Временной интервал оС.„ между выходными сигналами преобр зовател 20, соответствующий углу поворо фазовращател 15, измер етс с помощью частртомера 21. Такты измерени с интер- валом времени задаютс от кварцевого эталона частоты 25, регистраци измере НИИ прои одитс на цифропечатающем уст ройстве, подключаемом к частотомеру (на чертеже не показано). Углова скорость поворота ротора датчика 1 определ етс при этом BAS: При изме эении скорости более О|1 град fl час с помощью регулируемого делител частоты 24| от которого питаетс си хронный двигатель 23, и редуктора 22 с дискретно регулируемым передаточным от ношенвем устанавливаетс така скорость эталонного вращени : 2. g ротора дополнительного С КВТ 1вл чтобы след ща сиотема с фазовращателем 15 отрабатывала лищь отклонение етой эталонной скорости оУ измер емой скорости Эталонна с ко рость и 5 определ етс положени ми пер& ключателей редуктора 22 и делител часто ты 24, В этом случае углова скорость ротора датчика 1 определ етс как , Прн этом угловые частоты выходных женид, поступающих с выходов фазовращат&« л 15 на вторые входы дискриминаторов 12 и 13, будут соответственно равны т н l, где лС, углова скорость вращени рото ра дополнительного С КВТ 2ц- углова скорость вр)ащени ротора фазовращател 15 pJj- углова частота кварцевого ата лона 25 ( коэффициент делени нерегулируем мого делител частоты 26 Ко- коэффициент делени регулиру& мого делител 24 Pgg- Число пар полюсов синхронног-о ; двигател 23 d - передаточное отношение редукт ра 22. При работе устройства след ща систв ма с исполнительным двигателем 19 под держивает равенство частот сигналов, пск тупающих на входы фазовых дискриминаторов 12 и 13: дл дискриминатора 12 PIРа дл дискриминатора 13 i Рц Применение двухканальной системы сле жени с двум дискриминаторами позвол ет компенсировать погрешности устройства от нестабильности влектроэлементов ь казк дом канале, вь}званной напоимео. таким фактором, как изменение температуры, так как в этом случае происходит одннаковое изменение параметров эпементов в каждом канапе. Формула BiaodpeTeHHS Устройство дл намерени малых утло ых скоростей, содержащее 4ногополюсный атчик с механическим модул тором и дву. выходными детекторами приемнивм} азоьThe goal is achieved by introducing an additional SCRT, a synchronous motor, a gearbox with a discretely adjustable gear ratio, an angle-time converter, two envelope amplifiers of amplified modulated signals with detectors, an adjustable and unregulated frequency dividers, an additional phase D1 scraper, with an atom converter at ol-time kinematically connected with the executive engine, the rotor of an additional SCWT is connected through a reducer with a skreto adjustable gear ratio with sync With a central motor, the outputs of the sensor detectors are connected via the envelope amplifiers to the first inputs of phase discriminators; frequency meters, pt pnye windings, additionally SCWT, are connected to stator windings in the phase rotation of the gel5 receiver, and the synchronous motor through an adjustable divider The frequency is connected to the voltage source of the reference frequency, to which the stator winding of the additional SCRT, the angle-time converter input, and the sensor modulator motor are also connected via an unregulated frequency core. The drawing shows a multi-pole sensor 1, made in the form of three discs e multi-pole windings. The disk associated with the monitored hell is the rotor 2 of the sensor. The disk rigidly connected to the housing is the sensor stator 3. The middle disk performs the role of a m & chanic modulator 4 and is connected to the wagon of a synchronous motor 5, winding B of stator 3 and winding of rotor 2 are connected to the input of detector 6, and winding A of stator 3 is connected to the input of detector 7, winding of rotor 2, The outputs of the detectors 6 and 7 are the outputs of sensor 1 and are connected to the inputs of amplifiers 8 and 9 of amplifying amplitude-modulated signals. The outputs of amplifiers 8 and 9 through the detectors 10 and 11 of the envelopes are connected respectively to the first inputs of phase discriminators 12 and 13. On the second 1VDs of phase discriminators 12 and 13, the outputs of the phase-shifter receiver 14, made up of the actual phaser 15, with two outputs and an additional TCS are fed 16, connected to the phase protector 15 by a four-wire communication line (the rotor windings of the additional iCKBT are connected to the stator windings of the phase shifter). The outputs of the phase discriminators 12 and 13 through the adder 17 are connected to the input of the amplifier 18, the output of which is connected to the control winding of the executive motor 19; The actuator motor motor 19 to the nematic core is connected to the phase rotary rotor 15 and to the converter Tugolvremn 20 rotor, made on a basis of SCRT. The output of the converter 20 is connected to a frequency meter 21 operating in the time interval measurement mode. The rotor of the supply SCRT i 6 through a reducer with a discretely adjustable transmission ratio is kinematically connected with a synchronous motor 23, which through an adjustable frequency divider 24 (with a variable division factor) is powered from a quartz frequency standard 25, the output of the frequency standard 25 is also connected to the windings of the mechanical modulator 4, to chao totomer 21 and through an unregulated frequency divider 2 & To the stator windings of an additional SCWT 16, to the windings of a double gate 5 and to the input of the converter angle time 20, When fed to the windings mehan A high-frequency voltage modulator A from a frequency standard 25 when the motor Mt is driven by a motor 5 at a speed fi a rotor connected to the shaft being measured, and at a speed I in the winding of the ritor a modulated high-frequency voltage occurs, the frequency | Q of the envelope : ia) - U) where p is the number of rotor pole pairs. The frequency of the voltage envelope in the ampere A of the stator 3 connected to detector 7 is equal to (P MCi) 1 Where (P + x) 1 the number of pole pairs of the winding A of the stator K is the vertex coefficient of the sensor, the frequency of the envelope voltage in the winding, ke B stator 3 connected to detector 6 is: ,, f., a, CP - K) where (P - K) are the numbers of pole pairs of stator winding B. At the output of detector 6, we have the sum of the signals with the frequencies fg and f coL, the total signal can be approximately considered as an analogue amplitude signal. It is a duplicate signal with an envelope whose frequency is equal to -fo-fa iK SizE С5) in the carrier, whose average frequency is | % a. At the output of the detector 7, we have a signal with an envelope ,. the frequency of which is equal to -fi-foS - aP and with an average carrying frequency of fo-bfi Amplifiers, bend; 8 and 9, respectively, operates at carrier frequencies f n and f N-- Instability of the phao-frequency xapaiu. For example, an amplifier 8, causes the carrier phase to change by the value of qH. In the proposed device, the error g | fcj of the amplifier 8 leads to an error. The speed measurement is equal to .. -F,. (to) 2l; P-fHi t where T is the measurement time From formula (5) at 2 O follows ujK, and from formulas (1), (3) and (6) at 9. O and it follows 2-1 j that allows formula (10) to bring to mind 9. The detectors 10 and 11 extract the sweat envelopes of the amplified signals at the inputs of the phase discriminators 12 and 13. The relative change in the frequency of the envelopes at the inputs of the phase discriminators is F, -F2. 22a -U2.) Discriminators 12 and 13 are produced by the amp & phase phase envelopes and output voltages of Receiver 14 phase shifter. The error signals are summed with an adder 17, amplified with an amplifier 18 and fed to the control winding of the executive motor 19, which rotates the rotor of the phase accelerator 15 until the phases are matched. the envelopes and phases of the output voltages of the phase shifter of the receiver 14. In this case, the rotor of the angle-time converter 2O is rotated, for example, in the form of a two-output phase-fracture shaft. The time interval Ñ. „Between the output signals of converter 20, corresponding to the angle of the phase shifter 15, is measured using a frequency meter 21. Measurement clocks with a time interval are set from a quartz frequency standard 25, the measurement of the scientific research institute is carried out on a digital printing device connected to the frequency meter (not shown). The angular speed of rotation of the rotor of sensor 1 is determined by the BAS: With a speed measurement of more than O | 1 deg fl hour using an adjustable frequency divider 24 | From which the chronical motor 23 is powered, and the gearbox 22 with a discretely adjustable gear ratio, establishes such a speed of the reference rotation: 2. g of the rotor of the additional C KWT 1 VL so that the following syotem with the phase shifter 15 works out the deviation of this reference speed of the control center of the measured speed of the reference k and 5 are determined by the positions of the & and in this case, the angular speed of the rotor of sensor 1 is defined as, In this case, the angular frequencies of the output ramps coming from the outputs of phase rotate & l 15 to the second inputs of the discriminators 12 and 13 will be respectively equal to n l where cp is the angular rotational speed of the rotor of the additional CWT 2c - angular speed bp) of the rotor of the phase shifter 15 pJj - the angular frequency of the quartz crystal 25 (the division ratio of the unregulated frequency divider 26 Ko - the division ratio of the amp & divider 24 Pgg- a pair of synchronous-pole poles; motor 23 d - gear ratio of gearbox 22. When operating the tracking system with the executive engine 19, it maintains frequency equality of signals that are input to phase discriminators 12 and 13: for discriminator 12 PРа for discriminator 13 i Rc. The use of a dual-channel monitoring system with two discriminators makes it possible to compensate for the device errors from instability of the electrical elements in the channel, which can be called. such a factor as a change in temperature, as in this case there is a one-dimensional change in the parameters of the elements in each canape. Formula BiaodpeTeHHS A device for the intention of low fragile velocities, containing a 4 pole pole with a mechanical modulator and two. receiver detectors} azo