Угловой акселерометр

 

УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий инерционную массу, установленную на подшипниках качения, первичный преобразователь перемещений вторичной преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, подшипники размещены по центральной оси многополюсной симметричной магнитной системы, причем тела качения подщипг НИКОВ выполнены из магнитного материала . 5 -нК J &0 30 .t Уу VSM.I г 12

„БУ.. I I

СОЮЗ СОВИТСНИХ

INVNOt

РЕСПУБЛИК

4 (51) 6 О! Р !5/!2 ЮОВ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . к as1OICHOMV СЗИВййльстВм (21) 3607758/24-!О (22) 22.0ф.83, {46) 07.02.85. Бюп. 9 5 .(72) С.А.Аникии (53) 53!.768(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 !040424, t 0! P !5/)2, 03.03.82 °

2.Агейкин Д.и. и др. Датчики контроля и регулирования. И., "Иашиностроение", !965, с.5!1 512 (прототнп). (54)(57) УГЛОВОЙ .АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий инерционную массу, установленную на подшипниках качения, первичный преобразователь перемещений вторичнйй преобразователь, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, подшипники размещены по центральной оси многополюсной симметричной магнитной системы, причем тела качения подшип-. ников выполнены из магнитного материала.

1138749

Изобретение: относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых ускорений подвижных объектов.

Известен угловой акселерометр с силовым уравновешиванием и электри-.. ческим демпфированием, подвес инерционной массы которого выполнен на торсионе, собранном из плоских упругих пластин (11.:

Недостатком данной конструкции акселерометра является наличие температурной погрешности, вызванной изменением механических свойств упругого подвеса. 15

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик вибрации вращающегося вала, содержащий инерционную массу, установленную на подшипниках качения,, первичный преобразователь перемещения, вторичный преобразователь 2 !.

Действие известного датчика основано на свойстве инерционной массы, соединенной "мягкими пружинами" с вращающимся валом, не воспринимать изменений скорости вращения вала. Инерционной массой является маховик, установленный на валу с помощью подшипников качения. Относительное перемещение маховика и вала воспринимает первичный преобразователь. В данном акселерометре низкая. точность измерения из-за небольшой глубины уравновешивания в связи с большим значением собственной частоты подвеса из-эа наличия упругой связи, 10

25

Цель изобретения — повышение точности измерения путем включения упру40 гой связи.

Поставленная цель достигается .тем, что в угловом акселерометре, содержащем инерционную массу, установленную на подшипниках качения, 45 первичный преобразователь перемещений, вторичный преобразователь, подшипники размещены по центральной оси многополюсной симметричной магнитной системы, причем тела качения 50 подшипников выполнены из магнитного материала.

Точность прибора с силовым уравновешиванием зависит от глубины уравновешивания, .которая определяется 55 отношением электрической жесткости прибора к механической или отношением квадратов собственных круговых частот всего прибора и подвеса. Глубину уравновешивания желательно всемерно увеличивать. Для приборов с одинаковыми диапазонами измерений величины действующего ускорения и частотными диапазонами измерений глубина возрастает с уменьшением . значения собственной частоты подвеса.

На,фиг.! изображено устройство предлагаемого акселерометра; на фиг,2 — то же, структурная схема.

Угловой акселерометр состоит из инерционной массы, включающей в себя диск 1 и ось 2. В диск 1 вмонтированы три двухсекционные обмотки 3-5, на нем закреплены три центральных электрода 6 емкостного преобразователя перемещений.

Ось 2 соединена с крьппками 7 и 8 с помощью радиальных шариковых подшипников 9. На крышках 7 и 8 размеще-.. ны постоянные магнитьг 10 по шесть на каждой крышке. На крышке 7 также закреплены три пары боковых электродов 11 емкостного преобразователя перемещений и электронный блок 12 вторичного преобразования. Крышки

7 и 8 закреплены на корпусе 13.

Магниты 10 расположены на крышках

7 и 8 с равными интервалами по ок= ружности и образуют шесть рабочих зазоров, подшипники 9 установлены в центре крьппек 7 и 8. При установке подшипников 9 нх шарики намагничиг ваются и арретируются в вертикальном и радиальном направлениях, в результате в подшипниках 9 выбираются люфты, Нарики подшипников 9 занимают относительно магнитов 10 положение, изображенное на фиг.), разрез В-В, в результате чего в связи оси 2 с крышками 7 и 8 возникает эффект

"магнитной пружины" и диск 1 занимает четкое определенное положение.

Акселерометр работает следующим образом.

При нейтральном положении центральных подвижных электродов 6, распо- ложенных на инерционной массе, емкости преобразователя перемещений сбалансированы и выходной сигнал с акселерометра равен нулю.

-IIpn воздействии углового ускоре ния диск 1 с электродами 6 смещается, в результате чего происходит разбаланс емкостей преобразователя перемещений, Сигнал раэбаланса через усилитель 14 и фильтр 15, расположен749

Составитель Т.Макарова

Редактор С.Патрушева Техред С.йовжий Корректор О.Тигор

Заказ 10681/35 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

iso делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

3 1138 ные в электронном блоке 12, подается на выход и одновременно-на обмотку

5 для силового уравновешивания. При изменении углового ускорения в обмотке 3 наводится ЭДС, .пропорциональная скорости смещения инерционной" массы.

Напряжение ЭДС через усилитель 16 подается на обмотку 4, которая является демпфирующей. 10

Магнитный подвес на шариковых подшипниках работает следующим образом.

В нейтральном состоянии шарики подшипников 9 находятся в зонах небольшого намагничивания (разрез В-В, фиг.l).

При воздействии углового ускорения инерционная масса смещается, при этом шарики без проскальзывания 20 прокатываются по внутренним и наруж ным кольцам подшипников. При окончании действия углового ускорения шарики под действием магнитного поля возвращаются в нейтральное положение, при этом инерционную массу тоже воз» вращают в нейтральное положение.

При экспериментальной проверке акселерометра, магнитная система которого выполнена на кобальтсамариевых магнитах 10 размером,5хЗх7, инерционной массой весом 2 r и подвесом с подшипниками типа 1000901, получена собственная частота угловых колебаний инерционной массы до 12 Гц, Предложенная магнитная пружина . при увеличении прочности подвеса позволила снизить его собственную частоту и тем самым повысить точность измерения.