Интегрирующий акселерометр

 

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сосэ Соеетскик

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства № Заявлено 12Х!.1970 (М 1448520/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.111.1973. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 28Х1.1973

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Э. Г. Морозов, А. А. Голован и И. Д. Блюмин

Заявитель

ИНТЕГРИРУЮЩИИ АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к области измерения параметров движения, в частности, к отзмерителям скорости подвижных объектов, основанным на интегрирования действующего на объект ускорения.

Известны ынтегрирующие акселерометры, подобные центробежным регуляторам. В этих приборах инерционная масса маятника смещена относительно оои вращения и подвес маятника составляет с осью вращения угол, близтсий к — . Под действием ускорения на4

Ф правленного вдоль оси вращения, инерционная масса маятника меняет свое положение и воздействует на скорость вращения пр иводного двигателя. Скорость вращения оси подвеса маятнака служит мерой ускорения, а полный угол поворота оси — мерой скорости.

Такие отнтегрирующие акселерометры чувствительны к ускорениям, направленным вдоль оси вращения подвеса маятника, к ускорениям, направленным вдоль оси вращения подвеса маятника, и к ускорениям, направленным по нормам к этой оси, Для устранения чувств ительности по одной из осей необходимо, чтобы центр инерционной массы, лежал или на оси подвеса маятника или на перпендикуляре к оси вращения, проходящем через ось подвеса маятника. Однако в этих положеныях прибор неработоспоообен.

2 .При малых отклонениях центра массы от нормали к оси вращения, проходящей через ось подвеса маятника, прибор может работать, но требуются черезвычайно большие скорости вращения маятника, поэтому угол отклонения маятника выбирают близким к —.

В предложенном акселерометре инерционная масса маятника выполнена в виде двух одинаковых параллелепипедов, совмещенных одной гранью, расположенной в плоскости, перпендикулярной плоскости рамки и проходящей через ось ее вращения, и сдвинутых друг относительно друга вдоль оси вращения рамками.

Это позволяет ясключить влияние ускорения, перпендикулярного к оси чувствительности акселерометра.

20 На фиг. 1, а показано инерционное тело маятника в плоскости рамки подвеса; на фланг. 1, б — изолированная модель прибора; на фотт. 2 — конструктивная схема интегрирующего акселерометра.

25 Инерционное тело (фиг. 1,а) выполнено в виде двух параллелепипедов, совмещенных одним ребром так, что их грани вза имно параллельны. Подвес маятника расположен по оси Z. При этом лин ия, соединяющая центра

30 масс параллелепипедов (главная ось инерции

375554

2 1

Bfg п Ф!

Далее имеем

Ф а

V = Иа/= оРа1.

21о

20 где

45 тела) составляет угол — с лицинией подвеса

4 и осью вращения роликов (ось Y) В общем случае инерционное тело может быть образовано двумя одинаковыми телами любой формы, а не только параллелепипедами, но обязательно, чтобы главная ось инерции .полученной фигуры (инерционного тела маятника) составляла с осями У н Z угол, близкий к

Это условие позволяет представить инерционное тело маятника в виде двух тел с массой т, связанных друг с другом жестко связью длиной 2а, к середине которой прикреплен подвес маятника длиной lo (фиг. 1,б).

В установившемся режиме

aF sin (а+ 8) = ти1, cos а, Р„та fa(cos а + 6) — l,(1 — cos а))ив ускорение, направленное по оси вращения рамии.

При малых значениях угла а получаем з Г ЖИ,созе а з1й2(а + 6) полагая, что 8=45, имеем

Г 2Ы,соза а (соз2х

Выполняя прибор таким образом, чтобы в начальном положении а=0, получаем окончательно а/о и

Интегрирующий акселерометр (фиг. 2) содержит инерционное тело 1 маятника, укрепленное на рамке 2 прои помощи нодвеса 8. Оси

4 рамками укреплены в подшипниках корпуса 5.

Ось б подвеса 8 обеспечивает возможность движения тела 1 в плоскости рамки 2 и расположена симметрично относителньо под шипников корпуса 5. Длина подвеса 8 такова, что,при его расположении нерпендикулярно оси 4 вращения центр тяжести тела 1 лежит на оои вращения рамки 2. На оси б укреплен датчик 7 угла, а на оси 4 двигатель 8 и датчик 9 угла, напр имер, импульсный датчик любого типа. Акселерометр содержит также усилитель 10, вход которого подключен к датчику 7 угла подвеса 8, а выход — к двигателю 8.

Акселерометр работает следующим образом.

В исходном состоянии подвес 8 расположен по нормали к оси 4 рамии 2, сигнал на выходе датчика 7 равен нулю и рамка 2 неподвижна, При появлениями ускорения, направленного вдоль оси вращения рамки 2, тело 1 отклоняется от начального положения, на выходе датчика 7 появляется сигнал и рамка 2 вращается с такой скоростью, что центробежная сила, приложенная к маятнику, уравновешивает янерционную силу.

Сигнал, пропорциональный скорости движения объекта с укрепленным на нем акселерометром, получается при использовании импульсного датчика 9 следующим образом. Определяя время одного оборота оси 4 (при ее угловой скорости в) путем заполнения интервала между импульсами датчика 9 импульсам и стабильной частоты с пер иодом т, получаем среднюю угловую скорость ы рамки 2 при

2 прохождении угла и Взяв переменный шаг интегрирования а/=Угт и заменяя интегрирование суммиро25

Пр и отклонении подвеса маятника 8 от исходного положен ия под действием ускорения

w возникает погрешность, относительная величина которой " — о з 2

Л=

"о

100% = 1,5Ла* 100%

2(1 — 2Ла ) 40 где Ла — отклонение подвеса маятника 8 от начального положения. При значениях

Ла= 10 угл. мик относительная погрешность измерения не превьгшает 0,001 о о.

Предмет изобретен ия

Интегрирующий акселерометр, содержащий

50 рамку, укрепленную в корпусе на,под ш ипниках, двигатель, связанный с осью рамии, маятник, укрепленный на рамке с возможностью движения в:плоскости рамки вдоль оси ее вращения, датчик угла поворота маятника и

55 усилитель, включенный между датчиком угла и двигателем, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния ускорения, нормального к оси чувствительности акселерометра, инерционная масса маятника, выполнена

60 в .виде двух одинаковых параллелепипедов, совмещенных одной гранью, расположенной в плоскости, перпендикулярной плоскости рамm и проходящей через ось ее вращения, и сдвинутых один относительно другого вдоль

65 оси вращения рамки.