Электрокинетический измеритель параметров углового движения

 

ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ УГЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ, содержа1ций заполненный электролитом цилиндрический корпус, разделенный на две камеры электроизоляционньом диском, в -центре которого установлен насосный узел, при этом кгилеры сообщаются между собой через кольцевой зазор, образованный торцом диска и корпусом, а в одной из камер установлены радиально электрокинетические преобразователи, выполненные .в виде пористых перегородок, с обеих сторон которых установлены соединенные последовательно перфорирована ные электроды, отличаю щийе с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей счет Обеспечения одновременного измерения углового ускорения и угловой скорости , в измеритель введены сумматор и дополнительные электрокинетические преобразователи, установленные радиально в другой камере и выпол . ненные идеН тично преобразователям (Л первой камерм, а сумматор,Имеет два суммирующих и два вычитающих хода, к каждому из которых подключены выводы электродов электрокинетических преобразователей обеих камер. го со о 00 О)

„„SU„„1029086 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5D G 01 P 15/08; G 01 P 3/30; .

Н 01 G 9/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2 : ъ :.

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3318658/18-10 (22) 07.07.81 (46) 15.07.83. Бюл. Р 26 (72) A.A. Трунов (71) Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н.Э.Баумана (53). 531.768(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 381033, кл. G 01 Р 15/08, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 815629, кл. G 01 P 3/30, 1979 (прототип). (54)(57) ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ HAPANETPOB УГЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ, содержащий заполненный электролитом цилиндрический корпус, разделенный на две камеры электроизоляционным диском, в центре которого установлен насосный узел, при этом камеры сообщаются между собой через кольцевой зазор, образованный торцом диска и корпусом, а в одной иэ камер установлены радиально электрокинети« ческие преобразователи, выполненные в виде пористых перегородок, с обеих сторон которых установлены соединенные последовательно нерФорирован-: ные электроды, о т л и ч а ю щ и и е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения

Функциональных воэможностей эа счет обеспечения одновременного измерения углового ускорения и угловой скорости, в измеритель введены сумматор и дополнительные электрокинетические преобразователи, установленные радиально в другой камере и выпол- 9 ненные идентично преобразователям первой камеры, а сумматор,.имеет два ф/ суммирующих и два вычитающих хода, к каждому из которых подключены выводы электродов электрокинетических .преобразователей обеих камер.

СР

Ю

Л

Ж

4Р

ОО

1029086

Изобретение относитея к измерительной технике и, в частности, может быть использовано при измеренИИ угловой скорости и углового ускорения различных объектов.

Известен электрокинетический угловой акселерометр, состоящий иэ заполненного полярной жидкостью тороидального корпуса, разделенного на две камеры пористыми перегородками, с обеих сторон которых установлены l0 перфорированные электроды 51 3.

Недостатком этого устройства яв= ляется невозможность измерения угловой скорости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому — электрокинетический датчик угловой скорости, содержащий заполненный электролитом корпус, разделенный на две камеры электроизоляционным диском, в центре которого установлен насосный узел, выполненный на основе электроосмотической ячейки. Камеры сообщаются между собой через кольцевой зазор, образованный торцом диска и корпусом. В одной камере радиально 2 установлены пористые перегородки, которые совместно с размещенными на них перфорированными электродами образуют электрокинетические ячейки, электроды которых соединены последо- 30 вательно $2 3.

Недостатками этого датчика является невозможность измерения углового ускорения и методическая погрешность измерения угловой скорости при одновременном воздействии на датчик угловой скорости и углового ускорения;

Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей измерителя за счет обеспечения одновременного измерения углового ускорения и угловой скорости.

Указанная цель достигается тем, 45 что в электрокинетический измеритель параметров углового движения, содержащий заполненный электролитом цилиндрический корпус, разделенный на две камеры электроизоляционным диском, в центре которого установлен

5 насосный узел, при этом камеры сооб" щаются между собой через кольцевой зазор, образованный торцом диска и корпусом, а в одной из камер установлены радиально электрокинетические 55 преобразователи, выполненные в виде пористых перегородок, с обеих сторон которых установлены соединенные последовательно перфорированные электроды, введены сумматор и дополни- 60 тельные электрокинетические преобразователи, установленные радиально в другой камере и выполненные идентично преобразователям первой камеры а сумматор имеет два суммирующих и ;65 два вычитающих входа, к каждому из которых подключены выводы электродов электрокинетических преобразователей обеих камер.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема электрокинетического измерителя; на фиг. 2 - сечение

A-A на фиг. 1; на фиг. За, 3 5, 3 8— схемы циркуляции электролита и направления векторов скоростей .и ускорений, поясняющие принцип действия измерителя.

Электрокинетический измеритель состоит из цилиндрического корпуса

1, заполненного электролитом 2 и разделенного на две одинаковые камеры 3 и 4 электроизоляционным непроницаемым диском 5 так, что он образует с корпусом 1 кольцевой зазор 6.

Диск 5 имеет в центре отверстие 7, в котором установлен насосный узел

8, выполненный на основе электроосмотической ячейки. В каждой иэ камер 3 и 4 находится равное число радиальных пористых перегородок 9 с размещенными на них перфорированными электродами 10, соединенными в

-каждой иэ камер последовательно.

Выход электродов пористых перегородок, расположенных в рабочей камере

3, соединен со складывающим ("+" l u вычитающим ("-" ) входами сумматора

11. Аналогично соединен выход токосъемных электродов пористых перегородок, расположенных в рабочей камере 4.

Электрокинетический измеритель работает следующим образом.

При подаче напряжения питания Uп на насосный узел 8 в цилиндрическом корпусе 1 начинается циркуляция рабочей электролитической жидкости электролита 2, причем в камере 3 рабочая жидкость движется в радиальном направлении со скоростью V от центра прибора к периферии, а в другой камере 4 с такой же скоростью V в силу идентичности конфигураций и размеров камер 3 и 4 от периферии к центру.

При наличии угловой скорости корпуса прибора Lo по его измерительной оси g, иэ-за относительной скорости частиц рабочей жидкости будет возни<ать кориолисово ускорение àK

2 Й ..х Ч„. Его направление для жидкости в камере 3 определено на фиг. 3 S а для жидкости в камере 4 на фиг. 38 ° Направления а в камерах

3 и 4 противоположны, так как в этих камерах относительные радиальные скорости рабочей жидкости имеют противоположные направления. Под действием инерционных сил F =- щ а

К k частицы рабочей жидкости смещаются в тангенциальном направлении, вызывая составляющие выходных сигналов на электродах радиальных пористых пере. городок, причем составляющие выход 1029086

uý -+к ы1 о. =+к

Э 3 о =+к

4 4

Л-Л ных сигналов в камерах 3 и 4 имеют разные знаки где К, К вЂ” коэффициенты передачи преобразователей 3 и 4 камер соответственно.

При наличии углового ускорения корпуса прибора вокруг его измерительной оси имеют место тангенциальные ускорения а „ = F x r, направления которых для частиц жидкости в камере 3 определены на фиг. 35, а для частиц в камере 4 — на фиг. 3 ь.

При этом направления а в обеих камерах совпадают.

Под действием инерционных сил

F = — m-а частицы рабочей жидкости смещаются в тангенциальном направлении, вызывая составляющие выходных сигналов на электродах радиальных пористых перегородок, причем составляющие в камерах 3 и 4 имеют одинаковые знаки:

Суммарный выходной сигнал с электродов пористых перегородок в камере

3 Рав68 ()Е К, 3 3 3 аналогично для камеры 4

0 =-К ю+ 8 ш Е, Конструктивно (B силу равного числа пористых перегородок в обеих

Рабочих камерах 3 и 4 и идентичности перегородок ) выполняется равенство .коэффициентов передач

+ Э К4

Подавая выходные сигналы О и UK на выход канала "Сложение" сумматора 11, 35 получаем на его выходе

Подавая эти же выходные сигналй на вход канала "Вычитание" сумматора, получаем

20 УВЫ= 2К Такйм образом, представленная конструкция электрокинетического измерителя позволяет расширить функциональные возможности прототипа и повысить его точность.

Кроме того, при использовании предложенного измерителя в..качестве .навигационного датчика угловой скорости его выходной сигнал не будет иметь ошибки из.-за наличия углового ускорения вокруг оси вращения объекта навигации при ее совпадении с измерительной осью измерителя. !