Устройство для измерения угловой скорости

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении угловой скорости. Сущность изобретения: устройство содержит два датчика угловой скорости, два усилителя, каждый датчик угловой скорости включает в себя датчик угла, усилитель обратной связи, датчик момента и выполнен с электростатическим подвесом поплавковой камеры, в которой установлен гиромотор, включающий центрирующие электроды и усилитель подвеса. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 P 09/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4896647/10 (22) 26,12,90 (46) 30.07,93. Бюл. М 28 (71) Центральный научно-исследовательский институт иЭлектроприборп (72) Я.А. Некрасов и А.M. Федоров (56) Никитин Е.А, и Балашова А.А. Проектирование дифференцирующих и интегрирующих гироскопов и акселерометров. M.:

Машиностроение, 1969, с,105,115 — 120, Авторское свидетельство СССР

N 634212, кл. G 01 Р 9/02, 1975.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам угловой скорости (ДУС) поплавкового типа с бесконтакным подвесом поплавковой камеры (ПК), На фиг.1 приведен попеоечный разрез чувствительного элемента (ЧЭ) ДУС с усилителем подвеса; на фиг.2 — продольный разрез ЧЭ с уСилителем обратной связи; на фиг.3 — блок-схема предложенного устройства; на фиг.4 — вариант схемной реализации предложенного устройства.

В ЧЭ ДУС (см.фиг.1) входят гиромотор 1, ПК2, корпус 3, на внутренней поверхности которого установлены электроды 4-7 и 8-.11 (иа фиг,1 не показаны). К этим электродам подключен усилитель центрирующвго устройства (подвеса) 12, Зазор между flK u внутренней поверхностью корпуса заполнен поддерживающей жидкостью. Датчик момента 13; датчик угла 14 установлены на оси 15, на которой закреплена ПК2. Цапфы

16,17 установлены на корпусе, они ограничивают перемещения оси 15, Усилитель об» . Ы 1830484 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении угловой скорости. Сущность изобретения: устройство содержит два датчика угловой скорости, два усилителя, каждый датчик угловой скорости включает в себя датчик угла, усилитель обратной связи, датчик момента и выполнен с электростатическим подвесом поплавковой камеры, в которой установлен гиромотор, включающий центрирующие электроды и усилитель подвеса. 4 ил.

I ратной связи 18 включен между датчиками

14,13 (см,фиг.2). К выходам ДУС 19 и 20 подключены усилительно-преобразовательные устройства 21,22, выходы которых соединены с соответствующим электродами

ДУСов 20 и 19, При этом направления продольной оси ДУСа 19 совпадает с осью чувствительности ДУСа 20 и наоборот (фиг.3). QQ

Выходные каскады усилителя 12 (фиг.4) вы- (Д полнены на транзисторах 23,24 и 25,26, С) включенных совместно с источниками тока д

27,28, резисторами 29...36.по схеме дифференцированного каскада. Выходы этих каскадов через резисторы 37...40 соединены с + соответствующими электродами. К входам диФфеденциепьнык каокедое подключены д» усилитель 41 с резисторами 42 — 44, 46-48. а

Введение усилительно-преобразовательного устройства выполнено в виде усилителя

49 с резисторами 50,51, вход которого подключен к датчику момента 13.

Устройство работает следующим образом.

1830484

Плавучесть ПК2 в поддерживающей жидкости близка к нулю. Электростатическим подвесом эа счет формирования усилителем 12 соответствующих напряжений

ПК центрируется, Ротор 1, установленный в

ПК2 вращается со скоростью в и имеет кинетический момент Н. При разворотах корпуса вокруг оси 2 с угловой скоростью Я на

ПК2 действует гироскопический момент М =

- К Q, вызывающий поворот ПК2 вокруг оси Х. Следящая система, образованная датчиками 13,14 и усилителем 18, обеспечивает стабилизацию углового положения оси

15 за счет компенсации гироскопического момента моментом датчика 13, Ток датчика момента 13 пропорционален Q, При разворотах ДУС вокруг оси X возникающий гироскопический момент вызовет разворот

ПК2 вокруг оси Z. Этот момент компенсируется центрирующим устройством за счет формирования напряжений на электродах, При этом приращения напряжений на электродах 4,7,9,10 одинаковые и противоположны по знаку приращениям напряжений на электродах 5,6,8,11. С помощью устройства 22 на электродах ДУС 19 напряжения на электродах изменяются на величину

AU= К1 Q х Момент Мэ, действующий на

ПК со стороны электродов, равен;

М V2 81S iu hu хо где S — площадь одного электрода; хо — зазор между поверхностью ПК и электродами;

U — начальное напряжение на электродах;

1 — диэлектрическая постоянная поддерживающей жидкости;

I — длина ПК.

При выборе коэффициента К1 таким, что

М,= —. iиок1QÄ =НQÄ,(г) 2 Я1 S хо

4 получим компенсацию в ДУС 19 возмущений, действующих на ПК (гироскопического момента).

В ДУС 20 гироскопический момент компенсируется аналогично.

Таким образом, за счет введения элементов 21,22 в предложенном устройстве

Формула изобретения

30 Устройство для измерения угловой скорости, содержащее два датчика угловой скорости, оси чувствительности которых взаимно перпендикулярны, включающих в .себя гиромотор и последовательно соединенные датчик угла, усилитель обратной связи и датчик момента, выход которого является выходом датчика угловой скорости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, каждый из датчиков

40 угловой скорости выполнен с электростатическим подвесом поплавковой камеры, в которой установлен гиромотор, включающем центрирующие электроды и двухканальный усилитель подвеса с дифференциальными

45 выходами каждого канала, соединенный с .центрирующими электродами, при этом в устройство введены два усилителя, первый из. который включен между выходом первого датчика угловой скорости и входом усили50 теля подвеса второго датчика угловой скорости, а второй — между выходом второго датчика угловой скорости и входом усилителя подвеса первого датчика угловой скорости.

5

25 осуществляется дополнительное управление положением ПК по возмущению, за счет чего достигается повышение точности и расширение частотного диапазона. Сигналы управления от входных каскадов элемента

12 поступают через резисторы 44,48 на усилители 41,45. При изменении положения

ПК2 напряжения на электродах 4,6 и 5,7 изменяются дифференциально, что приводит к возникновению центрирующей силы, На вход усилителя 49 через резистор 51 поступает напряжение от датчика момента

13, которое пропорционально току, протекающему через этот датчик. Это напряжение преобразуется во входные сигналы каскадов на транзисторах 23„,26. При появлении тока в датчике 13 изменения напряжения на электродах 5,6 и 4,7 одинаковые и противоположные по знаку. Результирующая сила от этих четырех электродов и результирующая сила от электродов 8„,11 образуют пару . сил, момент которой равен гироскопическому.

Как видно из фиг.4, реализовать устройства 21,22 достаточно просто. Коэффициент передачи этих устройств можно регулировать путем изменения резисторов 50,51.

1830484

1830484

Составитель E.Íèêèòèí

Техред М. Моргентал

Корректор Н.Ревская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2520 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5