Стенд для воспроизведения угловых скоростей, изменяющихся по гармоническому закону

Авторы патента:

G01P21 - Элементы конструкции измерительных приборов

Владельцы патента RU 2460079:

Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (RU)

Изобретение предназначено для оценки амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик датчиков угловых скоростей при необходимости их использования в навигационных приборах и других приборах управления. Стенд содержит поворотную платформу, два жестко закрепленных на основании постоянных электромагнита, две обмотки управления, выполненные в виде катушек, находящихся в рабочих зазорах электромагнитов на едином каркасе, соединенном с поворотной платформой посредством безлюфтового шарнира, датчик угла поворота платформы, закрепленный на ее валу, систему управления, частотный детектор, усилитель и электромагнитную пружину, выполненную в виде электромагнита с явно выраженными полюсами. Изобретение обеспечивает возможность воспроизведения гармонических угловых скоростей больших амплитуд с меньшей погрешностью, в расширенном частотном диапазоне. 2 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к измерительной технике, и может быть использовано для оценки амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик датчиков угловых скоростей при необходимости их использования в навигационных приборах и других приборах управления.

Известно устройство для задания гармонических угловых скоростей (патент RU 2345370 C1), выбранное в качестве прототипа. Прототип содержит два жестко закрепленных на основании постоянных электромагнита, две обмотки управления, выполненные в виде катушек на едином каркасе, находящемся в рабочих зазорах электромагнитов и соединенном с поворотной платформой с помощью безлюфтового шарнира, датчик угла поворота платформы и систему управления. Недостатками устройства являются недостаточно широкий частотный диапазон, малые амплитуды и высокая погрешность воспроизводимых угловых скоростей.

Задачей изобретения является расширение частотного диапазона, увеличение амплитуд и снижение погрешности воспроизводимых угловых скоростей. Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее два жестко закрепленных на основании постоянных электромагнита, две обмотки управления, выполненные в виде катушек на едином каркасе, находящемся в рабочих зазорах электромагнитов и соединенном с поворотной платформой с помощью безлюфтового шарнира, датчик угла поворота платформы, систему управления, дополнительно вводятся частотный детектор, усилитель и электромагнитная пружина, выполненная в виде электромагнита с явно выраженными полюсами, якорь которого закреплен на валу платформы, а магнитопровод жестко закреплен на основании, причем вход частотного детектора подключен к выходу датчика угла поворота платформы, а выход детектора соединен с входом усилителя, выход которого подключен к обмотке намагничивания электромагнитной пружины. Кроме того, датчик угла поворота платформы закрепляется на валу платформы соосно с ней, а каркас обмоток управления закреплен на основании посредством направляющей. Схема предлагаемого стенда показана на фиг.1, где 1 - поворотная платформа, 2 - каркас обмоток управления, 3 - направляющая, 4 - обмотки управления, 5 - постоянные электромагниты, 6 - безлюфтовый шарнир, 7 - датчик угла поворота платформы, 8 - система управления, 9 - обмотка намагничивания электромагнитной пружины, 10 - частотный детектор, 11 - усилитель. На фиг.2 представлено детальное изображение узла электромагнитной пружины, где 12 - узел электромагнитной пружины, 13 - якорь электромагнитной пружины, 14 - магнитопровод электромагнитной пружины.

Принцип работы стенда заключается в том, что синусоидальное напряжение требуемой частоты, выработанное с помощью системы управления 8, подается на включенные последовательно обмотки управления 4, вследствие чего последние приводятся в возвратно-поступательное движение, которое передается с каркаса 2 на поворотную платформу 1 через безлюфтовый шарнир 6. Информация об угловом положении поворотной платформы 1 передается с датчика угла 7 в систему управления 8. Принцип обеспечения резонансного режима работы стенда заключается в том, что частота угловой скорости поворотной платформы 1 определяется с помощью частотного детектора 10 и пропорционально ей изменяется сигнал на его выходе, который после усиления усилителем 11 подается на обмотку намагничивания 9 электромагнитной пружины 12. Вследствие этого возрастает магнитный поток в магнитной цепи электромагнитной пружины 12, магнитная индукция в воздушном зазоре между якорем 13 и магнитопроводом 14, вследствие чего увеличивается жесткость электромагнитной пружины 12. Таким образом, жесткость электромеханической системы стенда изменяется в соответствии с частотой воспроизводимой угловой скорости, что позволяет за счет обеспечения резонансного режима работы стенда существенно расширить частотный диапазон и увеличить амплитуду воспроизводимых угловых скоростей. Расположение датчика угла поворота платформы 7 соосно с ней снижает момент инерции подвижной части стенда и погрешность отсчета углового положения поворотной платформы 1. Закрепление каркаса обмоток управления 2 на основании посредством направляющей 3 также приведет к расширению частотного диапазона и амплитуд воспроизводимых угловых скоростей.

Стенд для воспроизведения угловых скоростей, изменяющихся по гармоническому закону в заданном диапазоне частот, содержащий поворотную платформу, два жестко закрепленных на основании постоянных электромагнита, две обмотки управления, выполненные в виде катушек на едином каркасе, находящемся в рабочих зазорах электромагнитов и соединенном с платформой посредством безлюфтового шарнира, датчик угла поворота платформы, выход которого подключен к входу системы управления, отличающийся тем, что он дополнительно содержит частотный детектор, усилитель и электромагнитную пружину, выполненную в виде электромагнита с явно выраженными полюсами, якорь которого закреплен на валу платформы, а магнитопровод жестко закреплен на основании соосно с осью вращения платформы, причем вход частотного детектора подключен к выходу датчика угла поворота платформы, а выход частотного детектора соединен с входом усилителя, выход которого подключен к обмотке намагничивания электромагнитной пружины, при этом датчик угла поворота платформы закрепляется соосно с ней, а каркас обмоток управления закреплен на основании посредством направляющей.

Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в системах контроля, управления и защиты грузоподъемных машин. .

Устройство для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости // 2444739

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для калибровки термоанемометрических датчиков скорости потока жидкости и может быть использовано для повышения информативности геофизических исследований скважин, проводимых с применением термоанемометрических датчиков.

Способ определения метрологических характеристик измерителя скорости движения транспортного средства по видеокадрам // 2442173

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может применяться для поверки класса измерителей скорости (ИС) движения транспортных средств (ТС), использующих видеокамеру.

Способ и устройство калибровки датчиков ускорения и силы // 2438137

Изобретение относится к способу и устройству для возбуждения волн в стержнях с целью калибровки датчиков ускорения и датчиков силы, в частности, с большими амплитудами.

Способ балансировки пьезоэлектрического балочного биморфного чувствительного элемента вибрационного датчика угловой скорости // 2417351

Изобретение относится к малогабаритным вибрационным датчикам угловой скорости (ДУС), в частности к производству и технологии балансировки пьезоэлектрического балочного биморфного чувствительного элемента ДУС.

Способ калибровки масштабного коэффициента осесимметричного вибрационного гиродатчика угловой скорости // 2400707

Изобретение относится к способу калибровки масштабного коэффициента осесимметричного вибрационного гиродатчика угловой скорости, работающего при подаче сигнала (СА) управления амплитудой и сигнала (СР) управления прецессией на вибратор (1), совершающий колебания с заданной частотой.

Способ определения нелинейности выходной характеристики акселерометра // 2398242

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения нелинейности выходной характеристики акселерометров. .

Способ определения воздушных параметров в летных испытаниях летательного аппарата на больших углах атаки // 2396569

Изобретение относится к измерительной технике и технике воздухоплавания, а именно к измерителям параметров полета летательного аппарата (ЛА), и может быть использовано в летных испытаниях летательного аппарата для определения действительных значений воздушных параметров и оценки средств определения воздушных параметров ЛА.

Устройство разгонное для создания нормированных ускорений при поверке и тарировке акселерометров // 2393488

Изобретение относится к области измерений ускорения или импульсов ускорения при наличии направления движения и может быть использовано для тарировки и поверки приборов и устройств, а именно акселерометров.

Способ комплексных испытаний унифицированных систем позиционирования на основе микромеханических акселерометров и гироскопов и автоматизированный стенд для его осуществления // 2381511

Способ определения масштабного коэффициента маятникового компенсационного акселерометра // 2465608

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при изготовлении маятниковых компенсационных акселерометров (МКА)

Способ калибровки инерциального измерительного модуля по каналу акселерометров // 2477864

Изобретение относится к области приборостроения бесплатформенных инерциальных систем ориентации и навигации летательных аппаратов, морских и наземных подвижных объектов, внутритрубных инспектирующих снарядов магистральных трубопроводов и других подвижных объектов

Устройство для крепления и предварительной оценки параметров измерительного прибора // 2513037

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для установки и предварительной оценки заявленных технических характеристик приборов для измерения угловой скорости и углового положения. Технический результат - создание с минимальными затратами устройства для крепления и предварительной оценки параметров измерительного прибора, предназначенного для использования в различных областях техники с целью измерения, контроля угловой скорости вращения и углового положения в инерциальном пространстве, с обеспечением требуемой минимальной точности осевого перемещения. Достигается тем, что устройство для крепления и предварительной оценки параметров измерительного прибора содержит неподвижное основание, оборудованное устройством горизонтирования, на котором установлено основание, выполненное в виде вертикальной рамочной стойки, оснащенной плоской установочной площадкой, плоскость прилегания которой совпадает с осью симметрии основания, которая в свою очередь совпадает с осью симметрии измерительного прибора. В нижней части стойки жестко закреплен стержень в виде оси, оснащенной в своей центральной части упорным буртиком, а в верхней части стойки 3 выполнено установочное отверстие для размещения угломерного оптического прибора и перпендикулярно ему - резьбовое отверстие для винтового фиксатора. Упорный буртик в нижней части оснащен фаской, имеющей аналогичный профиль с фаской, выполненной в установочном отверстии неподвижного основания. 3 ил.

Вращающееся не зависящее от ориентации гравиметрическое устройство и способ коррекции систематических ошибок // 2515194

Изобретение относится к коррекции систематических ошибок в сенсорном устройстве. Сущность изобретения заключается в том, что производится коррекция систематической ошибки сенсорного устройства, имеющего множества акселерометров, сконфигурированных для измерения ускорения силы тяжести. В способе осуществляют: вращение множества акселерометров вокруг первой оси; получение первой группы калибровочных измерений от множества акселерометров в результате вращения вокруг первой оси; определение первой систематической ошибки для каждого из множества акселерометров с использованием первой группы калибровочных измерений; и исключение первой систематической ошибки из измерений сенсорного устройства для коррекции систематической ошибки. Технический результат - устранение или корректирование систематических ошибок в сенсорных устройствах. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ градуировки пъезоэлектрического акселерометра на низких частотах и устройство для его осуществления // 2519833

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам и устройствам для определения чувствительности пьезоэлектрических акселерометров на низких частотах. Сущность способа градуировки пьезоэлектрического акселерометра на низких частотах заключается в том, что акселерометр поворачивают в гравитационном поле Земли с помощью поворотной платформы и измеряют с помощью измерительной цепи выходное напряжение акселерометра, при этом предварительно устанавливают на поворотную платформу акселерометр с его осью чувствительности в вертикальной плоскости под любым углом к горизонтальной оси, совмещают центр масс инерционного элемента акселерометра с осью вращении, меняя частоту вращения, поворачивают акселерометр на угол более 360° на каждой частоте, определяют максимальные значения выходных сигналов на каждой из частот, по которым определяют коэффициенты преобразования для построения амплитудно-частотной характеристики акселерометра в области низких частот. Поворотная установка содержит основание, на котором установлена посредством опор вращения платформа, которая состоит из вала и насадки, имеющей горизонтальную площадку для крепления испытуемого акселерометра, при этом насадка установлена с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оси вала, на торцевых поверхностях вала нанесена координатная сетка для фиксации их взаимного положения в плоскости сопряжения. Технический результат: уменьшение погрешности калибровки, вызванной действием центробежных сил. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Центрифуга // 2522625

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для испытаний и градуировок акселерометрических датчиков и другой навигационной аппаратуры, определяющей параметры движения различных по назначению объектов. Центрифуга содержит платформу в виде консольной балки с площадкой для изделия на свободном конце, смонтированной другим концом на вращаемом шпинделе. Консольная балка выполнена телескопической. Подвижная часть консольной балки, несущая площадку, связана с другой частью посредством гибкой связи. Достигается разделение радиальных и поперечных нагрузок, воспринимаемых платформой, между двумя ее элементами: гибкой связью и телескопической балкой. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ настройки струнного акселерометра // 2526200

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к струнным акселерометрам для автономного определения параметров движения летательных аппаратов и может быть использовано при производстве струнных акселерометров. Сущность изобретения достигается тем, что способ настройки струнного акселерометра, содержащего струну прямоугольного сечения и консольно-закрепленный пластинчатый подвес с грузом, включающий закрепление концов струны между двух плоскостей, предварительно механически обработанных в двух взаимно перпендикулярных направлениях поперек и вдоль струны, и отличается тем, что струну выставляют по оси симметрии подвеса перпендикулярно его плоскости, закрепляют последовательно концы струны на грузе и корпусе при совмещении поверхностей крепления в одну плоскость, сравнивают частоту автоколебаний струны с заданной и при необходимости корректируют длину струны, исходя из выражения: Δ l = ( f − f 0 ) f l l 2 y + 1 , где Δl - изменение длины струны; f и f0 - фактическая и заданная частота колебаний струны; l и y - длина струны и прогиб подвеса при расположении струны в одной плоскости, при этом вновь механически обрабатывают поверхности крепления до расположения их в одной плоскости, причем длину струны уменьшают, если частота меньше заданной, и увеличивают, если больше, затем прикладывают к грузу в месте крепления струны усилие, плавно изменяющее натяжение струны в рабочем диапазоне частот, и оценивают изменение амплитуды сигнала со струны, добиваясь точной установкой струны попадания частоты и амплитуды сигнала в заданный допуск, после чего проводят термомеханическое старение акселерометра. Изобретение позволяет сократить длительность стабилизации параметров, время сборки и увеличить выход годных струнных акселерометров при изготовлении. 5 ил.

Способ оценки динамических характеристик датчиков угловой скорости // 2526508

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения динамических характеристик датчиков угловой скорости в условиях воздействия на них статических ускорений. Способ основан на использовании двойной центрифуги с независимыми приводами двух платформ - ротора и установленного на нем поворотного стола. Исследуемый датчик угловой скорости устанавливается на поворотный стол таким образом, что ось вращения малого стола совпадает с осью чувствительности датчика угловой скорости. При задании скорости вращения ротора для обеспечения воздействия статического ускорения и скорости вращения поворотного стола, изменяющейся по гармоническому закону, в направлении, противоположном направлению вращения ротора центрифуги, на исследуемый датчик угловых скоростей будет поступать модулированный сигнал угловой скорости заданной частоты. Определение амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик датчика производится путем последовательного изменения частоты задаваемой гармонической угловой скорости, а также сравнения сигналов на входе и выходе исследуемого датчика. Технический результат заключается в возможности оценки динамических характеристик датчиков угловой скорости при воздействии на них статических ускорений.

Способ измерения динамических характеристик кварцевого маятникового акселерометра (варианты) // 2533750

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров кварцевых маятниковых акселерометров. Согласно заявленному способу в одну из точек замкнутого контура акселерометра подают синусоидальные, калиброванные сигналы Uг. Для всего требуемого диапазона частот и амплитуд сигналов Uг измеряют выходной сигнал смещения Uсм и выходной сигнал Uвых устройства обратной связи и по отношению их амплитуд к амплитуде сигнала Uг определяют динамические характеристики акселерометра. По первому варианту подают сигнал Uг в датчик силы либо через эталонную нагрузку, либо через дополнительный вход усилителя мощности цифрового устройства обратной связи, соединяя свободный вывод эталонной нагрузки с общей шиной, а сигналы Uсм и Uвых измеряют соответственно со стороны выходов следующих элементов цифрового устройства обратной связи: усилителя-преобразователя и интегро-дифференциирующего усилителя. По второму варианту подают сигнал Uг в датчик силы через эталонную нагрузку, а сигнал Uвых измеряют со стороны выхода интегро-дифференциирующего усилителя устройства обратной связи и подают на активный фильтр, с выхода которого измеряют выходной сигнал U в ы х * . Сигнал Uсм измеряют со стороны выхода усилителя-преобразователя устройства обратной связи. Технический результат - повышение точности измерения динамических характеристик акселерометра. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра // 2533752

Изобретение относится к измерительной технике, и может быть использовано для определения параметров кварцевых маятниковых акселерометров. Согласно способу акселерометр располагают в первом положении на подвижном основании, при котором ось чувствительности пластины акселерометра лежит в плоскости горизонта перпендикулярно горизонтальной оси вращения основания, при этом подают калиброванные по уровню и знаку электрические сигналы Uсм на первый вход устройства обратной связи, для каждого сигнала Uсм измеряют сигнал Uвых на выходе и сигнал U с м ∗ смещения на втором входе устройства обратной связи и определяют зависимость Uвых от U с м ∗ , (статическую характеристику акселерометра «выходной сигнал» - «сигнал смещения»), поворачивают основание на малый угол и повторяют указанные действия, затем вычисляют параметры акселерометра. Техническим результатом является возможность прогнозирования стабильности положения оси чувствительности при смещении центра масс чувствительного элемента из-за дрейфа нуля со стороны входа устройства обратной связи, а также уровня выходного сигнала акселерометра в отсутствие ускорения силы тяжести. 4 ил.