Устройство для воспроизведения малых угловых скоростей

 

Оэласть техни применения - измерительная а, испытания датчиков угловых скоростей . Устройство содержит штангу, имеющую на одном своем конце вал. через который штанга связана с основанием. Другой конец штанги опирается на пьезовйбратор, установленный на основании и подключенный к генератору электрических колебаний. На обоих концах вала установлены платформы , на котором установлены образцовые и поверяемый датчики угловой скорости, вь)- ходы которых подключены к схеме обработки сигналов, содержащей четыре масштабных усилителя, три дифференциальных усилителя, интегратор, узкополос - ный анализатор спектра и регистратор. 2 ил.

воспр

Изме

2.

¹ 17 (54) У

НИЯ (57) О техни. Поваренков А.С, Методы и средства изведения малых угловых скоростей. ительная техника, 1978, ¹1 с.44-45.

Авторское свидетельство СССР

0023, кл, G 01 P 21/00, 30.03.90

ТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕАЛЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ ласть применения — измерительная а, испытания датчиков угловых скомы, на котором установлены образцовые и поверяемый датчики угловой скорости, выходы которых подключены к схеме обработки сигналов, содержащей четыре масштабных усилителя, три дифференциальных усилителя, интегратор, уэкополос» ный анализатор спектра и регистратор.

2 ил. скоро тью, величина которой определяется по из естной формуле.

Т кое устройство имеет низкую помехоэащи енность, например, в условиях воздейст ия на него вибраций, ограниченный динам ческий диапазон работы.

И ной т ния и скоро

И плечо из шт через метри подпя ложн ра в задан ский основ оси в обретение относится к иэмерительхнике и предназначено для проведепытаний, например. датчиков угловых тей. вестно устройство рычажного типа с большой длины, Устройство состоит нги с осью вращения, проходящей дин из ее концов, и снабжено микроеским винтом, который упирается в ник, смонтированный на противопом конце штанги, С помощью редуктол электродвигателя вращает с ой угловой скоростью микрометричеинт. Он перемещается относительно нил и поворачивает штангу вокруг ащения на некоторый угол с угловой

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство рычажного типа с плечом большой длины.

Оно состоит из штанги, установленной на основании на оси вращения, проходящей через один из ее концов, подпятника, закрепленного на противоположном конце штанги, привода, выполненного в виде пьезовибратора, включенного к выходу генератора электрических колебаний и связанного со штангой, исследуемого датчика угловой скорости, закрепленного на платформе, жестко связанной с осью вращения, компенсирующего датчика угловой скорости, установленного на основании соосно с исследуемым, дифференциального усилителя, входами подключенного к датчикам, узкополосного анализатора спектра, интегратора, подключенного к выходу анализатора, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, блока вычитания спектра, двух запоминающих .устройств, включенных входами к выходу интегратсоа, 1793385

50

55 з выходами — к входу блока вычитания спектра, индикатора и регистратора, включенных последовательно к выходу блока вычитания спектра.

Такое устройство имеет низкую точность и ограниченную области применения.

Так, например, оно не позволяет проводить испытание одновременно двух исследуемых датчиков угловой скорости с целью определения идентичности их характеристики, осуществлять допусковый контроль параметров исследуемого датчика в процессе испытания методом сличения характеристики образцового и исследуемого датчиков. Кроме того, известное устройство не позволяет компенсировать возможное изменение величины остаточного сигнала вибровозмущений основания в процессе испытаний датчика, так как настройка на подавление уровня остаточной помехи осуществляется перед началом испытаний и остается неизменной в течение всего времени испытаний вне зависимости от изменения реального уровня остаточной помехи в измерительном канале устройства.

Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения, Цель достигается за счет того, что устройство снабжено вторым образцовым датчиком угловой скорости, установленным на второй платформе, жестко связанной с другим концом вала, компенсирующей массой, закрепленной на основании симметрично с первым образцовым датчиком угловой скорости, третьим и четвертым масштабными усилителями, вторым и третьим дифференциальными усилителями, при атом второй образцовый датчик угловой скорости подключен к неинвертирующему входу второго дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого через четвертый масштабный усилитель подключен к первому образцовому датчику угловой скорости, выход первого дифференциального усилителя соединен с неинвертирующим входом третьего дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом второго дифференциального усилителя, выход третьего дифференциального усилителя соединен с входом анализатора спектра, а выход интегратора соединен с регистратором, На фиг. 1 показан главный вид устройства; нэ фиг. 2 — вид сверху.

Устройство для воспроизведения малых угловых скоростей имеет основание 1, на котором в подшипниках 2 установлен вал 3 с двумя жестко соединенными с ней платформами 4, предназначенными для крепле5

35 ния поверяемого датчика 5 угловой скорости и первого образцового датчика 6 угловой скорости, Вал 3 жестко связан с одним из концов горизонтально расположенной штанги 7. На одном конце штанги 7 закреплен подпятник 8, опирающийся на привод 9, Bûnoëненный в виде пьезовибратора, подключенного к генератору 10 электрических колебаний с измерительным прибором 11, а на другом — через вал 3 микрометрический винт 12 с балансировочным грузом 13. Пружина 14 с возможностью регулировки натяжения (механизм регулировки натяжения пружины 14 нэ фигурах не показан) установлена между штангой 7 и основанием 1 с противоположной стороны от микрометрического винта 12. Второй образцовый датчик 15 угловых скоростей установлен на основании 1 соосно с поверяемым 5 и первым образцовым 6 датчиками угловых скоростей, причем направление их чувствительности совпадает. Выход поверяемого датчика 5 и первого образцового датчика 6 подключен соответственно через первый масштабный усилитель 16 и второй масштабный усилитель 17 к входам первого дифференциального усилителя 18, а выход второго образцового датчика 15 подключен через третий масштабный усилитель 20 к неинвертирующему входу второго диффе-. ренциального усилителя 19, инвертирующий вход которого через четвертый масштабный усилитель 21 соединен с первым образцовым датчиком 6 угловой скорости. Выходы первого и второго дифференциальных усилителей 18 и 19 включены соответственно к неинвертируемому и инвертируемому входам третьего дифференциального усилителя 22, выход которого подключен к регистратору 23 через узкоплосный анализатор 24 спектра и интегратор 25.

Для обеспечения симметрирования входных сигналов устройства в схеме используются четыре идентичных масштабных усилителя 16, 17, 20, 21 и два идентичных дифференциальных усилителя

18, 19. Компенсирующая масса 26 закреплена на основании t симметрично с первым образцовым датчиком 6 угловой скорости.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы необходимо регулировкой положения балансированного груза 13 относительно оси вращения и натяжения пружины t4 механизмом регулировки обеспечить нормированную величину контактного давления в месте контакта подпятника 8 и рабочей части привода 9 по!

1793385 показаниям измерительного прибора (на фигурах не показан).

Так как поверяемый 5. первый 6 и второй 15 образцовые датчики установлены на основании 1, не защищенном от воздействия угловых вибровозмущений фундамента, то на их выходе возникают прОпорциональные этим вибровозмущениям электрическ е сигналы, величины которых из-за не олной идентичности выходных характери тик датчиков 5, 6, 15 несколько различны, Сигналы образцового датчика 6, пройдя че ез второй масштабный усилитель 17 и че вертый масштабный усилитель 21, поступа т одновременно на инвертируемый входь Б первого 18 и второго 19 ди ференциальных усилителей. Одновреме но сигналы поверяемого 5 и образцового датчиков, пройдя cooTBBTGTBBHHQ через пе вый масштабный усилитель 16 и третий ус литель 20, поступают на неинвертируемь е входы А соответственно первого 18 и вт рого 19 дифференциальных усилителей.

За ем последовательной регулировкой второ о масштабного усилителя 17 необходимо максимально скомпенсировать различие вы одных сигналов исследуемого 5 и образцо oro 6 датчиков угловой скорости по минимальному уровню выходного сигнала пе вого дифференциального усилителя 18, сп ктр которого контролируется узкополоснь м анализатором 24 и интегрируются на за анном временном отрезке интегратором

25 При этом третий дифференциальный ус литель 22 включен в синфазный режим ра оты по входу А, После этого необходимо ре улировкой четвертого масштабного усили еля 21 максимально скомпесировать ра личие выходных сигналов образцовых да чиков 15, 6 угловой скорости по минима ьному уровню выходного сигнала второго ифференциального усилителя 19, спектр ко орого контролируется узкополосным ан лизатором 24 и интегрируется на заданно временном отрезке интегратором 25.

При этом третий дифференциальный усилитель 22 включен в синфазный режим работы по выходу Б. После этого необходимо пере!. клянчить третий дифференциальный усили тель 22 в дифференциальный режим работы (р >ким вычитания выходных сигналов перво о 18 и второго 19 дифференциальных ус лителей) и проконтролировать узкополо ным анализатором 24 спектра, интеграто а 25 степень взаимной компенсации си налов исследуемого 5 и образцового 15 дагчиков угловой скорости. По величине их минимизированного остаточного сигнала суДят о степени готовности устройства к раб о ге.

Затем необходимо включить генератор

10 электрических колебаний, настроить его на выбранный режим работы, например при задании постоянной угловой скорости необходимо подать на привод 9 электрический сигнал пилообразной формы, заданной длительности и амплитуды, определяющих величину задаваемой угловой скорости, необходимо подать на привод 9 электрический сигнал синусоидальной формы, заданной длительности и амплитуды, контроль которых осуществляется измерительным прибором 11, После этого на выходе исследуемого 5 и образцового 15 датчиков угловой скорости появляются сигналы, пропорциональные заданному входному воздействию плюс составляющая от действия на чувствительные элементы этих угловых вибровозмущений основания 1, которые одновременно поступают на неинвертируемые входы А первого и второго дифференциальных усилителей 18 и 19. В это время на инвертируемые входы Б этих дифференциальных усилителей поступает сигнал компенсирующего датчика 6 угловой скорости, пропорциональный только величине угловых вибровозмущений основания 1.

Таким образом, на выходе первого и второго дифференциальных усилителей 18 и

19, работающих в режиме вычитания входных сигналов, появляются сигналы исследуемого 5 и образцового 15 датчиков, пропорциональные заданному входному воздействию плюс остаточный нескомпенсированный сигнал угловых вибровозмущений основания 1, вызванный, например, остаточной нескомпенсированностью угловых вибровозмущений основания 1 при.настройке устройства перед началом работы либо некоторым самопроизвольным изменением коэффициентов усиления масштабных усилителей в процессе работы устройства. Затем сигналы исследуемого 5 и образцового 15 датчиков угловой скорости поступают на входы третьего дифференциального усилителя 22 (соответственно сигнал исследуемого 5 — на неинвертируемый вход А, а образцового 15 — на инвертируемый вход Б), на выходе которого появляется разностный сигнал, пропорциональный величине отклонения параметров исследуемого датчика 5 угловой скорости по сравнению с параметрами образцового датчика 15.

Кроме того, третий дифференциальный усилитель 22 обеспечивает минимизацию остаточной помехи угловых вибровозмущений основания 1 за счет взаимной компенсации (вычитания) остаточных помех, которые могут присутствовать на его входах как состав1793385 ляющие, входящие в сигналы исследуемого

5 и образцового 6 датчиков угловой скорости. Выходной сигнал третьего дифференциального усилителя 22, пропорциональный величине отклонения 5 параметров исследуемого датчика 5 угловой скорости от параметров образцового датчика 15, поступает на вход узкополосного анализатора 24 спектра и в виде спектра этого сигнала на интегратор 25. усредняющий 10 полученные спектры выходного сигнала за время проведения испытаний, с тем чтобы обеспечить требуемую статическую точность результатов испытаний и затем сравнить их с величиной предварительно 15 заданного допуска, позволяя судить о степени идентичности характеристик исследуемого 5 и образцового 15 датчиков угловой скорости, Используя вышеописанный принцип 20 работы, устройство позволяет проводить

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения малых угловых скоростей, содержащее основание, вал, на котором одним из своих концов закреплена штанга, микрометрический винт с балансировочным грузом, жестко закрепленный на валу, продольная ось симметрии которого совпадает с осью симметрии штанги, платформу, жестко связанную с одним из концов вала, поверяемый датчик угловой скорости, установленный на платформе, подпятник, закрепленный на противоположном конце штанги, упругий элемент, связанный одним концом с основанием, а другим — со штангой, привод, выполненный в виде пьезовибратора и связанный со штангой через подпятник, генератор электрических колебаний, подключенный к приводу, измерительный прибор, включенный на выход генератора электрических колебаний, образцовый датчик угловой скорости, установленный на основании соосно с поверяемым и с совпадением направлений осей чувствительности их, первый дифференциальный усилитель, неинвертирующий и инвертирующий входы которого через первый и второй масштабные усилители соответственно соединен с поверяемым и с образцо.вым датчиками угловой скорости, а выход подбор пар датчиков угловой скорости с идентичными характеристиками. При этом вместо образцового датчика 15 необходимо установить один из подбираемых датчиков и методом селективного отбора по результатам испытаний осуществить подбор пар датчиков с идентичными характеристиками, Регистратор 23 обеспечивает регистрацию полученных результатов испытаний.

Устройство выгодно отличается от прототипа тем, что позволяет проводить компенсацию остаточной помехи в реальном масштабе времени, увеличивая соотношение сигнал/шум, обеспечивает проведение допускового контроля исследуемого датчика угловой скорости методом сличения его характеристики с характеристикой образцового датчика угловой скорости в процессе испытаний, а также селективный отбор датчиков угловой скорости с идентичными характеристиками. соединен с узкополосным анализатором спектра, выход которого соединен с интегратором и регистратор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, оно снаб>кено вторым образцовым датчиком угловой скорости, установленным на второй платформе, жестко связанной с другим концом вала, компенсирующей массой. закрепленной на основании симметрично с первым образцовым датчиком угловой скорости, третьим и четвертым масштабными усилителями, вторым и третьим дифференциальными усилителями, при этом второй образцовый датчик угловой скорости подключен к неинвертирующему входу второго дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого через четвертый масштабный усилитель подключен к первому образцовому датчику угловой скорости, выход первого дифференциального усилителя соединен с неинвертирующим входом третьего дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом второго дифференциального усилителя, выход третьего дифференциального усилителя соединен с входом узкополосного анализатора спектра, а выход интегратора соединен с регистратором.

1793385

Составитель Е, Никитин

Техред М.Моргентал Корректор 3, Салко

Ред ктор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Зак 3 502 Тираж Подписное

НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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