Способ термостабилизации чувствительного элемента инерциальной системы

Авторы патента:

G01C25/00 - Изготовление, калибровка, чистка или ремонт приборов и устройств, отнесенных ко всем вышеуказанным группам данного подкласса (испытание, юстировка, балансировка компасов G01C 17/38)

Владельцы патента RU 2659326:

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

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве прецизионных чувствительных элементов для инерциальных систем (прецизионных акселерометров, интегрирующих, дифференцирующих гироскопов и т.д.). Технический результат - повышение точности чувствительного элемента. Для этого в известном способе термостабилизации чувствительного элемента, согласно которому на его корпусе располагают обмотки обогревателя и термодатчика, с помощью термодатчика измеряют температуру чувствительного элемента, полученный результат вычитают из заданного значения температуры; сигналом, пропорциональным разнице температур, управляют скважностью выходного сигнала ШИМ-генератора, выходной сигнал ШИМ-генератора подают на вход интегратора; постоянный сигнал с выхода интегратора, пропорциональный разнице температур, подают в обмотку обогревателя.

Известен способ термостабилизации чувствительного элемента (поплавкового интегрирующего гироскопа) [Никитин Е.А., Балашова А.Л. Проектирование дифференцирующих и интегрирующих гироскопов и акселерометров // Машиностроение, М.: 1968, с. 115-120], согласно которому на цилиндрической поверхности корпуса гироскопа размещают обмотки обогревателя и термодатчика. Обмотку термодатчика включают в мостовую схему. Обмотку обогревателя подключают к выходу фазочувствительного усилителя. Выход мостовой схемы соединяют с входом фазочувствительного усилителя, имеющего релейный выход. Через контакты реле усилителя обмотка обогревателя подключается к источнику питания. При температуре меньше заданной источник питания через контакты реле подключается к обмотке нагревателя, при превышении температурой заданного значения - отключается.

Недостатками способа являются:

- Малая точность поддержания (стабилизации) температуры гироскопа, обусловленная релейным характером работы системы термостабилизации.

- Низкая точность гироскопа, обусловленная появлением помех в его выходном сигнале, появляющихся при прерывистом протекании тока в обмотке нагревателя.

Известен способ термостабилизации чувствительного элемента с непрерывным (пропорциональным) регулированием [У. Ригли, У. Холлистер, У. Денхард. Теория, проектирование и испытания гироскопов // М.: Мир, 1972, с. 348, 349]. Согласно способу на поверхности корпуса гироскопа размещают обмотки обогревателя и термодатчика. Обмотку термодатчика подключают в мостовую схему. Обмотку обогревателя подключают к выходу усилителя мощности. Сигнал разбалансировки мостовой схемы, пропорциональный разности измеренной и заданной температуры, подают на вход усилителя мощности, регулируют величину его выходного сигнала. В результате регулирование температуры осуществляется непрерывно и без образования импульсных помех.

Недостатком способа является малый КПД (не более 50%) системы термостабилизации [М.И. Ингберман и др. Термостатирование в технике связи // М.: Связь, 1979, с. 30].

Известен также способ термостабилизации [М.И. Ингберман и др. Термостатирование в технике связи // М.: Связь, 1979, с. 30, 31], который принимаем за прототип. Согласно способу, принятому за прототип, на корпусе чувствительного элемента располагают обмотки обогревателя и термодатчика. Обмотку термодатчика подключают к мостовой схеме, обмотку обогревателя - к выходу ШИМ-генератора. Сигнал разбалансировки мостовой схемы, пропорциональный разности измеренной и заданной температуры, подают на вход ШИМ-генератора; управляют скважностью его переменного (импульсного) выходного сигнала (управляют током, протекающим в обмотке обогревателя). Скважность выходного сигнала - отношение длительности периода переменного сигнала ШИМ-генератора к длительности его части, в течение которой протекает ток через обмотку обогревателя. С помощью термодатчика измеряют температуру чувствительного элемента.

Недостатком способа является низкая точность чувствительного элемента. Указанный недостаток обусловлен появлением помех в его выходном сигнале, появляющихся при прерывистом протекании тока в обмотке нагревателя.

Задачей настоящего изобретения является совершенствование способа термостабилизации чувствительного элемента.

Достигаемый технический результат - повышение точности чувствительного элемента.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе термостабилизации чувствительного элемента, согласно которому на его корпусе располагают обмотки обогревателя и термодатчика, с помощью термодатчика измеряют температуру чувствительного элемента; полученный результат вычитают из заданного значения температуры, сигналом, пропорциональным разнице температур, управляют скважностью выходного сигнала ШИМ-генератора; выходной сигнал ШИМ-генератора подают на вход интегратора, постоянный сигнал с выхода интегратора, пропорциональный разнице температур, подают в обмотку обогревателя.

Предлагаемый способ реализуется при выполнении следующих технологических операций:

1. На наружной поверхности чувствительного элемента, например поплавкового акселерометра, размещают обмотки обогревателя и термодатчика.

2. Обмотку термодатчика включают в мостовую схему измерений с эталонным резистором, определяющим заданное значение температуры чувствительного элемента.

3. Измеряют сигнал разбалансировки мостовой схемы, пропорциональный разнице измеренного и заданного значения температуры.

4. Сигнал разбалансировки мостовой схемы подают на вход ШИМ-генератора. Управляют скважностью переменного (импульсного) сигнала на выходе.

5. Переменный сигнал с выхода ШИМ-генератора подают на интегратор, который преобразует импульсное напряжение в постоянное, величина которого пропорциональна сигналу разбалансировки мостовой схемы.

6. Полученный результат с выхода интегратора подают в обмотку обогревателя; управляют током, протекающим в обмотке обогревателя.

При реализации предлагаемого способа точность чувствительного элемента, по сравнению со способом, принятым за прототип, повышается. Повышение происходит за счет исключения из его выходного сигнала составляющей погрешности, обусловленной появлением помех от прерывистого протекания тока в обмотке нагревателя.

На предприятии предлагаемый способ проверен. Получены положительные результаты. В настоящее время разрабатывается техническая документация для использования предлагаемого технического решения при производстве и эксплуатации прецизионных поплавковых акселерометров.

Способ термостабилизации чувствительного элемента инерциальной системы, согласно которому на корпусе чувствительного элемента располагают обмотки обогревателя и термодатчика, с помощью термодатчика измеряют температуру чувствительного элемента, полученный результат вычитают из заданного значения температуры, сигналом, пропорциональным разнице температур, управляют скважностью выходного сигнала ШИМ-генератора, отличающийся тем, что выходной сигнал ШИМ-генератора подают на вход интегратора, постоянный сигнал с выхода интегратора, пропорциональный разнице температур, подают в обмотку обогревателя.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применения при калибровке интегрированных систем навигации и позиционирования подвижных объектов различной физической природы.

Способ балансировки гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа // 2648023

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов с газодинамическим подвесом ротора гиромотора.

Устройство определения неправильного распознавания // 2645388

Изобретение относится к устройству определения неправильного распознавания в группе параметров движения транспортного средства, используемых для управления вождением транспортного средства.

Способ оценки влияния геомагнитной активности на метрологические характеристики инклинометрического и навигационного оборудования // 2644989

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для оценки влияния геомагнитной активности на метрологические характеристики инклинометрического и навигационного оборудования в процессах его калибровки, поверки и эксплуатации.

Способ изготовления ротора электростатического гироскопа и устройство для осуществления этого способа // 2638870

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления ротора электростатического гироскопа. Процесс изготовления ротора включает формообразование сферической заготовки ротора, его балансировку и нанесение тонкопленочного износостойкого покрытия переменной толщины.

Способ определения погрешности двухстепенного гироблока // 2637186

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков. Предложенный способ определения погрешности двухстепенного гироблока заключается: в установке гироблока на неподвижном основании; выставке оси прецессии в вертикальное положение; выставке измерительной оси в положение, перпендикулярное плоскости меридиана; замыкании цепи обратной связи датчик угла - усилитель-преобразователь - датчик момента; включении гиромотора; разгоне ротора до начальной скорости вращения; измерении тока в цепи датчика момента и измерении скорости вращения ротора, выключении гиромотора; начальное значение скорости вращения ротора гиромотора устанавливают на 10-30% выше значения его номинальной скорости, а ток в цепи обратной связи и скорость вращения ротора измеряют непрерывно на его выбеге.

Способ взвешивания ротора гироскопа в электростатическом подвесе // 2637185

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гироскопов с электростатическим подвесом ротора.

Способ контроля и поверки метеорологического лидарного оборудования типа облакомер и устройство для его осуществления // 2636797

Изобретение относится к области метрологии и касается способа контроля и поверки метеорологического лидарного устройства. Способ включает в себя ввод оптического зондирующего импульса через приемную оптическую систему в оптоволоконную линию временной задержки калиброванной длины и вывод через передающую оптическую систему на фотоприемник поверяемого устройства.

Способ определения погрешностей основных характеристик блока инерциальных измерителей // 2626288

Изобретение относится к навигационному приборостроению и предназначено для оценки основных характеристик блока инерциальных измерителей инерциальной навигационной системы (как платформенной, так и бесплатформенной), содержащего по меньшей мере три однотипных инерциальных измерителя с некомпланарными осями чувствительности, по измерительной информации, полученной в любых допустимых условиях функционирования, в том числе по результатам лабораторных, заводских и приемосдаточных испытаний.

Способ оценки погрешностей трехосного гироскопа // 2619443

Изобретение относится к трехосным гироскопам средней и повышенной точности, а конкретно к способу оценки их систематических погрешностей. Технический результат заключается в повышении точностных характеристик трехосного гироскопа за счет повышения достоверности оценки систематических погрешностей трехосного гироскопа, с одновременным уменьшением трудоемкости процесса измерений.

Испытательный поворотный стенд // 2659330

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к испытательному оборудованию, и может быть использовано в качестве устройства для проверки параметров, калибровки и климатических испытаний датчиков угловых скоростей, узлов и компонентов гироинерциальных систем. Испытательный поворотный стенд содержит закрепленные на раме с вертикальными стойками блок управления, токосъемники, коллекторы и механизм балансировки, а также установленную на раме климатическую камеру, в которой расположен рабочий стол, установленный на шпинделе, соединенном с первым двигателем. На вертикальных стойках рамы установлены соосно два полых горизонтальных вала, один из которых соединен со вторым двигателем, к тому же к горизонтальным валам прикреплено по одной штанге, по которой может перемещаться груз. При этом первый двигатель соединен со шпинделем внутри климатической камеры, при этом шпиндель вместе с первым двигателем имеет возможность вращаться вокруг оси на горизонтальных валах, свободно проходящих через противоположные боковые стенки климатической камеры, неподвижной при вращении второго двигателя. Технический результат – повышение точности поддержания угловой скорости вращения и уменьшение неравномерности вращения, упрощение конструкции, а также уменьшение площади для размещения устройства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ изготовления ротора шарового гироскопа // 2660756

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при изготовлении роторов шаровых гироскопов, в частности криогенного гироскопа. Согласно изобретению формообразование заготовки ротора осуществляют посредством изготовления сферы диаметром, большим, чем конечный диаметр ротора, у сферической заготовки определяют вектор дисбаланса, а элементы, обеспечивающие создание моментов инерции, выполняют путем съема материала в зоне сферического пояса заготовки ротора с образованием кольцевого фрагмента, ось симметрии которого проходит через геометрический центр сферической заготовки и ориентирована перпендикулярно вектору дисбаланса. Затем осуществляют балансировку заготовки ротора посредством выполнения на поверхности кольцевого фрагмента выемки, при этом выемку выполняют со стороны, противоположной вектору дисбаланса, а ось выемки располагают в экваториальной плоскости заготовки, после чего на ее поверхность наносят функциональное покрытие и осуществляют финишную балансировку ротора. Технический результат заключается в повышении технологических возможностей процесса изготовления роторов шаровых гироскопов за счет варьирования конфигурации функционального покрытия. 3 ил.