Интегрирующий акселерометр
- ИНТЕГРИРУЮЩИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР по авт. св. 883744, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, полость вращающейся платформы заполнена жидкостью до полного погружения в нее маятника, а противоположное плечо маятника снабжено дополнительным грузом, неподвижно закрепленным на конце его и«расположенным на прямой, перпендикулярной оси поворота маятника и лежащей с нею в одной;плоскости, причем грузы подобраны по средней плотности с учетом соотношений Aflp U7eITvIf MO (e,+cov4 v., где g - ускорение свободного падения; MO - момент маятника оносительно его оси поворота при расстояния до оси маятника i от центров масс первого и второго грузов соответственно; У.гУ соответственно средние плотности первого, второго грузов и жидкости; V.Vj- объемы первого и.второго грузов соответственно.
СОЮЗ COBETCKHX
ШЗФВЮ
РЕСПУБЛИК ае пв
SU зщ) -G 01 P 15/02
ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ
Н АВТОВСНСЮВ(СВИДЕВ Ю ЯСТВУ м, g1 Lk (p yg 1Q о
4 ж <е,+е,1ч,g
v,е,=,е„ где Г— мо— е„е, <"2C2 *
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТНРЫТЮ (61) 883744
\ (21) 3511941/18-10 (22) 18. 11. 82 (46) 23.06.84. Бюл. У 23 (72) Ю.А.Левин, С.И.Шкадаревич, В.И.Каширин и Ю.В.Романов (53) 531.768(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
У 883744, кл. G 01 Р 15/02, 1980. (54) (57) - ИНТЕГРИРУЮЩИЙ АКСЕЙЕРОМЕТР по авт. св. У 883744, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, полость вращающейся платформы заполнена жидкостью до полного погружения в нее маятника, а противоположное плечо маятника снабжено дополнительным грузом, неподвижно закрепленным на конце его и расположенным на прямой, перпендикулярной оси поворота маятника и лежащей с нею в одной:плоскости, причем грузы подобраны по средней плотности с учетом соотношений ускорение своьодного падения; момент маятника оносительно его оси поворота при 1g; расстояния до оси маятника от центров масс первого и второго грузов соответственно; соответственно средние плотности первого, второго грузов и жидкости
Ф объемы первого и.второго грузов соответственно.
1099286
Изобретение относится к измерительной технике, более конкретно к области измерения.линейных ускорений.
По основному авт. св. 11Р 883744 известен интегрир акселерометр, содержащий вращающуюся платформу с установленным на поворотных опорах маятником, имеющим на конце груз, датчик угла поворота маятника соедиt0 ненный с усилителем,.двигатель, на валу которого закреплена платформа и исполнительный механизм, и маховик, кинематически связанный с поворотными опорами посредством поводка (11.
Однако укаэанное устройство обла-
15 дает низкой точностью измерения при применении его на объекте, вращающемся с некоторой .угловой скоростью, вследствие воздействия на маятник акселерометра . гироскопического мо-"
20 мента.
Целью изобретения. является повы шение точности и расширение диапазона измерения линейных ускорений.
Указанная цель достигается тем, 25 что полость вращающейся платформы интегрирующего акселерометра заполнена жидкостью до полного погружения в нее маятника, а противоположное плечо маятника снабжено дополнительным грузом, неподвижно закрепленным на конце его и расположенным на прямой, перпендикулярной оси пово" рота маятника и лежащей с нею в одной плоскости, причем грузы подобрайы по средней плотности с учетом соотношений мо »"""(е,.е,л,g
Мь
37 39 щ,+g,yy g
,е,=ч,е,, где g » »ускорение свободного паде45 ния; р - момент маятника относительно его оси поворота при 1g;
6 Х - расстояния до оси маятника от центров масс первого и второго грузов соответственнор „ ДН- соотнетстненно средние плотности первого, второго грузов и жидкости;
"«. у — объемы первого и второго
55 грузов соответственно.
На чертеже показан акселербметр, общий вид.
Интегрирующий акселерометр содержит корпус 1, маятник 2, поворотные опоры 3, поводок 4, датчик 5 угла поворота маятника, маховик 6 с пазом 7, вращающийся в поворотных опорах 8, платформу 9, расположенную на оси 10 двигателя 11, усилитель 12 обратной связи, исполнительный механизм 13, грузы 14 и 15 жидкость 16.
Устройство работает следующим образом.
При воздействии линейного ускорения а по оси 2 на маятник 2 воздействует инерционный момент, пропорциональный ускорению а, маятник стремится повернуться вокруг своей оси Х, датчик 5 угла поворота маятника вырабатывает напряжение рассогласования, которое усиливается усилителем 12 обратной связи и подается на двигатель 11, при этом вал двигателя 10 вращает платформу 9 с таким угловым ускорением Е, что инерционный момент маховика, пропорциональныйЕ, уравновешивает инерционный момент маятника, пропорциональный линейному ускорению.
Равновесие достигается при некотором угле рассогласования маятника 2, достаточно малом за счет выбора коэффициента усиления усилителя 12» Момент маятника 2 передается на маховик 6 при помощи поводка 4.
При работе акселерометра на вращающемся с угловой скоростью W объекте на грузы маятника действуют силы
Кориолисар вызывающие гироскопический момент, действующий на маятник, который без учета влияния заполняющей полость платформы жидкости определяется выражением
Ф
9„.=2A W„„cjgg(y y„f p g y ) гдето - угловая скорость вращения платформы относительно объекта, пропорциональная линейной скорости движения, набранной объектом вдоль оси чувствительности Е;
W>> - проекция угловой скорости вращения Ьбъекта на плоскость Х У; ъ - угол между проекцией угловой скорости У т и осью маятника;
/Д - средние плотности первого и второго грузов маятника соответственно;
1099286 чо
У» У:к+(, - >
leo
Уг Хзк-(e 1У
Заказ 4366/38
Подписное
ВНИИ ПИ
Тираж 823
V<,V< - объемы первого и второго грузов соответственно;
, — расстояния от оси,маятника
2 до центров масс первого и второго грузов соответственно.
Определяемый этим выражением гироскопический момент вызывает погрешность в измерении, возникающую при вращении объекта с угловой скоростью. о
В заполненной жидкостью платформе жидкость, окружакщая. грузы, находит,ся под воздействием сил Кориолиса, в связи с чем вокруг грузов возникает перепад давлений, создающий гидроста- 5 тические выталкивающие силы Кориолиса, действующие в направлении, противоположном действию сил Кориолиса на грузы.
Момент этих сил, действующий на маятник, определяется выражением
Mrz=2QNKYqp f+((V 2Ч2) где к — плотность жидкости.
Суммарный момент от действия на маятник сил Кориолиса и гидростатических сил Кориолиса равен
При выборе средних плотностей гру зов с учетом соотношений где ф — ускорение свободного падения;
H — момент маятника относительно его оси поворота при 1f, суммарный момент М равен ну-
ЛЮ.
Таким образом, установка на маятнике дополнительного груза, заполнение полости платформы жидкостью, а также выполнение грузов со средними плотностями, определяемыми приведен" ными выше соотношениями, исключают погрешность в измерении линейного ускорения (скорости}, вызываемую действием сил Кориолиса.
Кроме того, отсутствие гироскопического момента в интегрирующем акселерометре расширяет диапазон измерения ускорений, поскольку верхняя граница диапазона измерения определяется суммарным моментом, действующим на маятник, и весь диапазон допустимых моментов используется на измерение ускорения.
Филиал IIIIG "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
