Патент ссср 250550

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

250550

Сема Советски т

Социалистичесиив

РеепуСлив

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 10.V.1967 (№ 1154159/18-10) Кл. 42о, 17 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 12,VIll.1969. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 23.1.1970

МПК О 01р

УД К 531.768.084:531.787. .1:534.113 (088.8) Комитет по делам иаооретвиии N 0TlcpblTHA при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

И. А. Горенштейн

Заявитель

ДАТЧИК УГЛОВОГО УСКОРЕНИЯ

Изобретение относится к области приборов для измерения параметров вращательного движения подвижных объектов.

Известные гидроскопические датчики углового положения и у ловой скорости, содержащие два чувствительных к перепадам давления тонкостенных цилиндрических резонатора (с системами самовозбуждения), внутренние полости которых вместе с соединяющим эти полости каналом образуют герметичную камеру, сплошь заполненную рабочей жидкостью, служащей инерционной массой, отличаются малым сроком службы (из-за наличия подвижных сочленений), сложностью изготовления и значительной чувствительностью к внешним воздействиям.

В предлагаемом датчике, с целью повышения точности, канал. соединяющий внутренние полости тонкостенных цилиндрических резонаторов, .выполнен по форме спирали, ось которой является осью чувствительности датчика.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема предлагаемого прибора; на фиг,- 2 — схема самовозбуждения одного из резонаторов; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема.

На внешней цилиндрической поверхности основания 1 имеется спиральный или винтовой канал 2, концы которого сообщаются с внутренними полостями тонкостенных цилиндрических резонаторов 3 соединительными каналами 4. Конструктивно спиральный канал может быть выполнен например, в виде змеевика из длинной тонкой трубки, навитой на основание.

5 На основание 1 датчика напрессован цилиндрический стакан 5, причем внешние торцовые швы б в местах сочленения основания со стаканом и с резонатором 3 выполнены герметичными. Герметическая камера, образованная

10 спиральным каналом 2, соединительными «аналами 4 и внутренними полостями 7 резонаторов 3, сплошь заполняется рабочей жидкостью, желательно с малой вязкостью и высокой массовой плотностью, например, ртутью, 15,причем за счет упругой деформации поверхностей, ограничивающих герметическую камеру с рабочей жидкостью, в последней создается некоторое постоянное избыточное давление.

В цилиндрических расточках основания 1

20 установлены наборные из пластин тонколистового железа магнитопроводы 8 с обмотками 9, являющиеся элементами системы самовозбуждения резонаторов. На центральную часть стакана 5 намотана катушка 10 электрообогрева

25 системы температурной стабилизации суммы частот собственных колебаний обоих резонаторов.

Концы резонаторов сочленены с основанием пружинными крышками 11, имеющими малую

З0 жесткость в осевом направлении и предохра250550 няющими резонаторы от действия вибраций в направлении, .перпендикулярном оси прибора. Для облегчения работы системы температурной стабилизации суммы частот прибор заключен в теплоизоляционпый кожух 12.

Система самовозбуждения каждого из резонаторов прибора одинакова. Она включает набранный из восьмизубцовых пластин 18 магнитопровод с обмотками постоянного подмагничивания 14, съема 15 и возбуждения 16, широкополосный усилитель 17, у которого сдвиг фазы между входным и выходным напряжениями близок к 90 . Четыре обмотки 14 постоянного подмагничивания запитываются постоянным током и создают постоянное магнитное поле с четырьмя .парами полюсов, силовые магнитные линии 18 которого частично замыкаются через материал резонатора, имеющего в поперечном сечении вид кольца. Обмотки 15 съема расположены на двух противолежащих зубцах магнитопровода, свободных от обмоток постоянного подмагничивания. Эти обмотки соединены между собой последовательно и подключены к входу широкополосного усилителя 17. Обмотки 1б возбуждения расположены на двух противолежащих зубцах магнитопровода, перпендикулярных к зубцам с обмотками 15 съема. Обмотки 1б также,последовательно соединены между собой и подключены к выходу широкополосного усилителя 17.

Совместно с резонатором система самовозбуждения образует электромеханический генератор колебаний, частота колебаний, частота которых равна частоте собственных колебаний резонатора и однозначным образом определяется разностью давлений, действующих на его внутреннюю и наружную поверхности.

Система самовозбуждения работает следующим образом. При колебаниях резонатора е о поперечное сечение принимает форму эллипса, оси которого совпадают с осями обмоток съема и возбуждения, причем с увеличением ,в,процессе колебаний одной оси эллипса другая ось уменьшается и наоборот. При этом происходит периодическое перераспределение замыкающихся через зубцы обмоток съема и возбуждений частей магнитного потока, создаваемого обмотками постоянного подмагничивания. В результате в обмотках съема возбуждается переменная э. д. с., частота которой совпадает с частотой собственных колебаний резонатора, Эта э. д. с. поступает на вход широкополосного усилителя 17, с выхода которого переменное напряжение, сдвинутое по фазе на 90 относительно фазы э. д. с. катушек съема, поступает в обмотки возбуждения, вызывая дальнейшую раскачку колебаний резонатора.

При отсутствии составляющей углового ускорения .вдоль оси,прибора оба резонатора вследствие симметрии конструкции имеют одинаковые собственные частоты fi=f =fo (1)

Наличие, измеряемой прибором составляющей р углового ускорения относительно оси приоора, обусловливает возникновение в заполняющей спиральный канал жидкости градиента давления

dP

= р уЯ (дин/см ) (& где Р— давление, q> — угол, гр — угловое ускорение (составляющая от10 носительно оси прибора), у — массовая плотность жидкости, R — средний радиус спирального канала с рабочей жидкостью.

Благодаря этому давления Р1 и Р. жидкости в резонаторах будут отличаться от постоянного давления Ро, существующего:в отсутствие углового ускорения, на одну и ту же величину (2) 20, Р Р р+

2 2 2

dP 1

+max 9 7 Vmaz 9 f "1

25 где,„„— полный угол закрутки спирального канала

f>+f>= 2fo (5) 40 их разность оказывается линейно связанной с измеряемой составляющей ср углового ускорения относительно оси прибора, а разность частот

Ж f1 f2 1 ф1 (6)

45 где k — коэффициент пропорциональности.

С выходов усилигелей 17 систем самовозбуждения сигналы с часготами f> и f2 поступают в преобразователь частоты 19, имеющий два выхода. На одном из них получается сигнал, частота которого равна сумме частот

/,+f>, на другом — сигнал, частота которого равна разности частот fi — fz, являющийся выходным сигналом датчика углового ускорения.

Для того чтобы зависимость между частотой выходного сигнала и измеряемой составляющей углового ускорения была линейной, сумма частот / +/2 непрерывно сравнивается с частотой 2f, генератора 20 стабилизированной

60 частоты. При отклонении суммы частот от номинального постоянного значения 2fo, преобразователь 21 изменяет ток в катушке 10 электрообогрева таким образом, что соответствующее изменение давления внутри камеры с ра65 бочей жидкостью устранит это отклонение.

%max =2дп (4)

30 где и — общее число витков спирального канала.

При этом собственные частоты f и f лервого и второго резонаторов изменяются таким

55 образом, что при поддержании постоянства суммы этих частот, т. е. при выполнении условия

250550

12 U

Фиг. 1

Предмет изобретения

Датчик углового ускорения, содержащий два чувствительных к перепадам давления тонкостенных цилиндрических резонатора (с системами самсвэзбуждения), внутренние полости которых вместе с соединяющим эти полости каналом образуют герметичную камеру, сплошь заполненную рабочей жидкостью, служащей инерционной массой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, канал, 5 соединяющий .внутренние, полости резонаторов, выполнен по форме спирали, ось которой является осью чувствительности датчика.

250550

Р г. 2

Составитель С. А. Ющенко

Техред Т. П. Курилко Корректор А. П. Васильева

Редактор С. И, Хейфиц

Заказ 3870!(О Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2