Устройство для измерения угловых ускорений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ, содержащее инерционный диск, соосный с валом и соединенный с ним через упругий элемент, жестко закрепленные на валу пластины с изолированными от него проводя-. щими поверхностями, которые образуют с проводящей поверхностью закрепленного на диске плоского элемента емкостной преобразователь,-р тл и ч а ю ад е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительно два соосно установленных диска с пластинами , расположенными равномерно по окружности каждого из них, при этом S диски жестко соединены с валом и изолированы от него, а плоский элвг мент инерционного диска расположен междупластинами дополнительных дисков с одинаковым эазором. с э :л UI к э

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1% (И) 9 5В G 01 P 15/125

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3296047/18-10 (22) 05. 06. 81 (46) 15.08.83. Бюл. Р 30 .(72).Ю.И. Ъ(атман, И.Е. Каган, Л.Б. Масандилов и Ю.П..Сумароков (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт и Всесоюзный научноисследовательский институт .радиотехники .. (53) 531.768(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 387287, K . G 01 P 15/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 390453, кл. С 01 Р 15/02, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

9 409135, кл. (01 Р 15/08, 1972 (лрототил). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ, содержащее инерционный диск, соосный с валом и соединенный с ним через упругий элемент, жестко закрепленные на валу пласти ны с изолированными от него проводя-, щими поверхностями, которые образуют с проводящей поверхностью закрепленного на диске плоского элемента емкостной преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительно два соосно установленных диска с пластинами, расположенными. равномерно по окружности каждого из них, при этом диски жестко соединены с валом и изолированы от него а плоский эле-. мент инерционного дйска расположен между пластинами дополнительных дисков с одинаковым зазором.

1035523

Изобретение относится к измерению параметров вращательного движения.

Известен бесконтактный датчик угловых ускорений инерционного типа с электромагнитной пружиной P1).

Однако инерционная масса такого датчика содержит элементы электромагнитной системы и является поэтому сравнительно большой, что ограничивает частоту собственных колебаний !О упруГой системы и увеличивает инерционность работы датчика.

Известен также бесконтактный датчик угловых ускорений инерционного типа, содержащий специальные индукционный и моментный датчики P2).

Недостатком такого устройства является его малое быстродействие в работе, обусловленное сравнительно большой величиной момента инерции инерционного диска и инерционностью электромагнитной пружины, датчика.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения угловых ускорений, которое содержит инерционный диск, соосный с валом и соединенный с ним через упругий элемент, жестко закрепленную на валу пластину с изолированной от него-токопроводящей поверхностью, 30 которая образует с проводящей поверхностью закрепленного на диске плоского элемента емкостной преобразователь 3 .

Однако известное устройство ха- 35 рактеризуется относительно низкой стабильностью работы, проявляющейся в зависимости девиации емкости измерительного преобразователя от изменения внешних условий: темпера- 4О туры, влажности, давления, вибрации и т.д.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается 45 тем, что в устройство для измерения угловых ускорений, содержащее инерционный диск, соосный с валом и соединенный с ним через упругий элемент, жестко закрепленные на валу пластины с изолированными от него проводящими поверхностями, которые образуют с проводящей поверхностью закрепленного на диске плоского элемента емкостной преобразователь, .введены дополнительно два соосно установленных диска с пластинами, расположенными равномерно по окружности каждого из них, при этом диски жестко соединены с валом и изолированы от него, а плоский элемент 60 инерционного диска расположен межжу пластинами дополнительных дисков с одинаковым зазором.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства; на фиг. 2 — разрез

А-A на фиг. 1; на фиг. 3 — электрйческая схема подключения емкостного преобразователя к измерительному преобразователю.

Устройство содержит три расположенных последовательно вдоль оси вала 1 кольцевых соосных диска 2, 3 и 4, средний из которых является инерционным диском (2), жестко связанным со спицами (упругим элементом ) 5, а крайние диски 3 и 4 вы- . полнены одинаковыми и жестко связаны с валом 1, а также изолированы от него посредством изоляционных дисков б и 7 соответственно. На каждом диске 2, 3 и 4 равномерно по окружности расположено одинаковое количество пластин. Каждая пластина среднего диска 2 является плоским элементов 8, который образует с расположенными вблизи от него с одинаковыми зазорами двумя пластинами принадлежащими крайним дискам 3 и

4 и являющимися пластинами 9 ) дифференциальный емкостной преобразователь. Каждая из указанных трех пластин образует в совокупности один из элементов многоэлементного. дифференциального преобразователя, в котором электрически соединенные между собой элементы 8 являются средними обкладками, а пластины дисков

3 и 4 - крайними обкладками.

Дифференциальные емкостные преобразователи, содержащиеся в устройстве фиг. 1) состоят из двух последовательно соединенных конденсаторов

10 и 11, показанных на фиг. 3.

Эти конденсаторы подключены к измерительному преобразователю 12, который представляет собой электрическую схему, преобразующую изменение емкости конденсаторов 10 и 11 в изменение частоты электрических сигналов в элементах преобразователя 12, что используется для измерения угловых ускорений испытуемого вала 1.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

При изменении угловой скорости вала 1 под действием возникающих в акселерометре инерционных сил упругий элемент 5 изгибается. Угол поворота инерционного диска 2 оТНо сительно вала 1 при этом изменяет,ся, вызывая изменение зазора между соответствующими пластинами 9 и элементами 8, поскольку пластины 9 жестко связаны с валом 1, а элементы 8 — с инерционным диском 2. Изменение зазора вызывает пропорциональное измеряемому угловому ускорению изменение емкости каждого плеча дифференциального емкостного преобразователя, образованного пластинами 9 и проводящими элементами 8, причем емкость одного плеча возрас

1035523 у

Составитель Н. Мараховская

Редактор В. Ковтун Техред М.Тепер Корректор В. Бутяга

Заказ 5825/46 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ю тает, а другого — уменьшается. В свою очередь, изменение емкости емкостного преобразователя используется для изменения частоты электрических сигналов в цепи измерительного преобразователя 12. Таким образом, измеряемое угловое ускорение вала 1 преобразуется в измене нне частоты электрической цепи измерительного преобразователя 12.

Предлагаемая конструкция ус ройства по сравнению с известной обеспечивает более высокую точность измерения и большую технологичность в изготовлении и сборке. Это обусловлено отсутствием в устройстве вредного влияния центробежных сил и обеспечением при серийном техноЛогическом процессе производства более стабильного и одинакового начального воздушного зазора между обкладками отдельных преобразователей составляющих многоэлементный дифференциальный емкостной преобразователь. Кроме того, так как конструкf0 ция содержит меньшее количество деталей и является поэтому более простой в изготовлении и сборке, то умень-,.шается стоимость устройства, особенно в случае, выпуска большой партии акселерометров.