Способ оценки динамических характеристик датчиков угловой скорости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения динамических характеристик датчиков угловой скорости в условиях воздействия на них статических ускорений. Способ основан на использовании двойной центрифуги с независимыми приводами двух платформ - ротора и установленного на нем поворотного стола. Исследуемый датчик угловой скорости устанавливается на поворотный стол таким образом, что ось вращения малого стола совпадает с осью чувствительности датчика угловой скорости. При задании скорости вращения ротора для обеспечения воздействия статического ускорения и скорости вращения поворотного стола, изменяющейся по гармоническому закону, в направлении, противоположном направлению вращения ротора центрифуги, на исследуемый датчик угловых скоростей будет поступать модулированный сигнал угловой скорости заданной частоты. Определение амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик датчика производится путем последовательного изменения частоты задаваемой гармонической угловой скорости, а также сравнения сигналов на входе и выходе исследуемого датчика. Технический результат заключается в возможности оценки динамических характеристик датчиков угловой скорости при воздействии на них статических ускорений.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения динамических характеристик датчиков угловых скоростей в условиях воздействия на них статического ускорения путем измерения их частотных характеристик.

Известен способ определения частотных характеристик акселерометров с использованием двойной центрифуги с независимыми приводами двух платформ, представляющей собой ротор с установленным на нем поворотным столом. Исследуемый датчик помещают на некотором фиксированном расстоянии r от оси вращения поворотного стола, при этом двойная центрифуга воспроизводит одновременно постоянные и гармонические линейные ускорения, пропорциональные скорости вращения центрифуги, амплитуда которых зависит от расстояния от центра вращения до первичного преобразователя датчика. Исключение погрешностей, вызванных чувствительностью некоторых типов акселерометров к угловой скорости, достигается путем задания скорости вращения поворотного стола, равной скорости вращения основной оси центрифуги в обратном направлении [Синельников А..Е. Низкочастотные линейные акселерометры. Методы и средства поверки и градуировки. - М.: Изд-во стандартов, 1979, с.87-89].

Данный способ выбран за прототип предлагаемого изобретения.

Указанный способ позволяет производить определение частотных характеристик акселерометров, однако не применим для датчиков угловой скорости, поскольку обеспечивается гармоническое изменение линейного ускорения, а не угловой скорости.

Задачей изобретения является совершенствование способа оценки динамических характеристик датчиков угловой скорости, в частности, при воздействии на них статических ускорений более lg путем измерения их частотных характеристик (амплитудно-частотной и фазочастотной).

Поставленная задача решается тем, что датчик угловой скорости устанавливают на поворотный стол двойной центрифуги таким образом, что ось вращения малого стола совпадает с осью чувствительности исследуемого датчика Статическое ускорение, воздействующее на исследуемый прибор, при этом будет составлять

, где Ω_ротора - угловая скорость вращения ротора центрифуги, R - расстояние между осями вращения ротора и поворотного стола. Погрешности воспроизведения ускорения, вызванные неточностью установки датчика на оси стола, можно считать несущественными. При этом скорость вращения поворотного стола задается равной скорости вращения основной оси центрифуги в обратном направлении.

Для обеспечения возможности определения частотных характеристик датчиков угловой скорости поворотный стол кроме постоянного вращения реализует гармонические колебания угловой скорости. В результате скорость вращения поворотного стола изменяется по гармоническому закону Ω_стола=sin(ωt)-Ω_ротора. При этом на вход исследуемого датчика будет поступать модулированный сигнал угловой скорости заданной частоты Ω=sin(ωt), где ω - частота гармонических колебаний угловой скорости

Определение частотных характеристик исследуемого датчика производится путем последовательного изменения частоты ω задаваемых гармонических колебаний угловой скорости поворотного стола. Получение амплитудно-частотной характеристики производится путем сравнения амплитуд сигнала на входе и на выходе датчика угловой скорости на различных частотах задаваемых гармонических колебаний: $$A\left(\omega \right)=\frac{A_{вых}\left(\omega \right)}{A_{вх}\left(\omega \right)}$$ , где A_вых(ω) - амплитуда сигнала на выходе датчика, A_вх(ω) - амплитуда сигнала на входе датчика. Получение фазочастотной характеристики производится путем сравнения фазы сигнала на входе и на выходе датчика угловой скорости на различных частотах задаваемых гармонических колебаний: $$\psi \left(\omega \right)=\frac{{\psi }_{вых}\left(\omega \right)}{{\psi }_{вх}\left(\omega \right)}$$ , где Ψ_вых(ω) - фаза сигнала на выходе датчика, Ψ_вх(ω) - фаза сигнала на входе датчика.

В результате появляется возможность производить определение динамических характеристик датчиков угловой скорости в условиях воздействия на них статических линейных ускорений более lg путем измерения их частотных характеристик.

Способ оценки динамических характеристик датчиков угловой скорости при воздействии на них статических ускорений путем измерения их частотных характеристик, заключающийся в том, что исследуемый датчик угловой скорости помещают на поворотном столе двойной центрифуги, при этом угловая скорость вращения поворотного стола задается равной скорости вращения основной оси центрифуги в обратном направлении, отличающийся тем, что поворотный стол наряду с постоянным вращением реализует гармонические колебания, при этом изменяют частоту гармонических колебаний угловой скорости поворотного стола и сравнивают сигналы на входе и выходе датчика угловой скорости.