Измеритель угловых ускорений

 

ОПЭГСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 551567

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДНВДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено04.01.76 (21)2307136/10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано25.03.77.Бюллетень № 11 (45) Дата опубликования описания 28.05.77 (51) И Кл (- 01 R 15/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 53 1. 768 (088.8 ) Н. И. Брехин, А. М. Суббота, B. П, Молчанов и В. Т. Фесенко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Харьковский авиационный институт (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ

f = fÄ <- . /ю, (3) Изобретение относится к измерительной технике, Измеритель используется преимущественно на летательных аппаратурах, а также при измерении ускорений различных вращающихся 5 элементов, например валов и т.ц.

Известны устройства для измерения угловых ускорений, содержащие инерционную массу, подвешенную в корпусе на ленточных растяжках, и блок съема информации fl) . 10

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель, позволяющий измерять ускорения одновременно по двум взаимно перпендикулярным осям благодаря тому, что в нем ленточные рас- 15 тяжки расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих на одинаковых расстояниях от центра параллельно граням инерционной массы, выполненной в вице куба (2) . Принцип работы устройства 20 измерения угловых ускорений, заключается в том, что при вращении обьекта, например, вокруг оси OE с угловым ускорениемс инерционная масса стремитая сохранить неизменное положение в пространстве (по за- 25 кону Ньютона ). При этом одна из двух параллельных измерительных растяжек натягивается, а другая ослабляется. Вследствие этого изменяются их частоты собственных колебаний (например, т и Х ). Частоты и 4 регистрируются соответствуюши5 ми датчиками и по разностной частоте определяют угловое ускорение объекта (1) где K — коэффициент пропорциональности.

Ниже рассматривается случай, когда коэффициент К будет являться постоянной величиной. Записывают значения частот Хб и f4 в функции измеряемого параметра и параметров прибора

-/ + E, Е, (2)

5о где т и 1 — начальные частоты собствен50 40 ных колебаний измерительных растяжек; постоянная, зависящая от начального натяжения растяжек, массы и геометрических размеров прибора. л

551567 (4 -f )(f «) = р (4) Откуда

Пусть начальные частоты 1 0 и 1 0 рав» ны, т.е. 15О= E<<= 10 . Тогда, возводя левые и правые части уравнений (2) и (3) в квадрат и учитывая выражение (1), получают

5 4 (5)

2f (4 f4)ЕО (6)

Из анализа выражения (6) очевидно, что для получения линейной выходной характеристики измерителя в широком диапазоне угловых ускорений, а также для повышения

его точности в процессе измерений сумму частот измерительных растяжек необходимо поддерживать постоянной. Зля поддержания постоянства (У + f4 ) обычно эту сумму сравнивают с эталонным значением частоты, равной по величине Х = (F0 +f+), т.е. сумме этих же частот, полученных прй отсутствии углового ускорения. Разность частот, определяемая величиной Ь =(fg0 +f) — (fg+ f< ), преобразуется в сигнал ошибки, который после усиления подается в устройство обратной связи. Устройство обратной связи развивает дополнительное усилие, которое, будучи приложенным к измерительным растяжкам, компенсирует указанное рассогласование М . Наиболее рациональным является прикрепление концов измерительных растяжек, связанных с корпусом прибора, непосредственно с устройствами обратных связей. Однако, так как в устройся ве, измерительные растяжки расположены вдоль одной оси ОУ, при работе устройств обратных связей по одному из каналов измерения дополнительное усилие будет прикладываться и к измерительным растяжкам другого канала. В результате этого диапазон измерения по второму каналу сужается.

Аналогично влияние второго канала на первый. Таким образом, каналы становятся взаимозависимыми, что является одним из самых существенных недостатков этого уст ройства. При отсутствии устройств обратных связей диапазон измерения, в свою очередь, сужается иэ-за значительной ошибки измерения, обусловленной нелинейностью выходной характеристики.

Цель изобретения - повьппение линейности выходной характеристики измерителя при условии развязки каналов измерения от вли яния обратных связей по перекрестным осям.

Поставленная цель достигается тем, что первая и вторая пары измерительных ленточных растяжек крепятся к двум взаимно перпендикулярным граням инерционной масс, к противоположным граням массы присоединяются одними из своих концов балансировочные растяжки, другие концы которых крепятся к устройствам обратных связей.

На чертеже представлено устройство измерения угловых ускорений по двум взаимно перпендикулярным осям, выполненное совместно с устройствами линеаризации выход-.

10 ных характеристик.

Измеритель угловых ускорений содержит инерционную массу 1, выполненную в форме куба, измерительные растяжки 2-3 и 4-5, балансировочные растяжки 6 и 7, вертикаль

15 ные растяжки 8 и 9, устройства обратных связей 10 и 11. Все растяжки выполнены в виде лент с малым удлинением. Измерительные растяжки снабжены устройствами возбуждения и съема информации (на чертеже не показаны).

Принцип работы измерителя угловых ускорений заключается в следующем.

При вращении объекта например, вокруг оси ОЕ с угловым ускорением 8> инерционная масса 1 стремится сохранить неизменное положение в пространстве. При этом измерительная растяжка 3 натягивается, а растяжка 2 ослабляется. Вследствие этого изменяются частоты собственных колебаний

У и 1 этих растяжек. Эти частоты регистрируются соответственными датчиками, и по разностной частоте определяют угловое ускорение вращения из соотношения (5).

Для того чтобы коэффипиент К, оставался в процессе измерений постоянным, на устройство сравнения (на чертеже не показано) подаются соответственно сигналы (У + f )

H (У о + ), Устройство сравненйя вырабатйвает сигнал, пропорциональный ошибке рассогласования, равной (f + Х о ) о (+ f ). Этот сигнал подается в устройство обратной связи 10, которое развивает дополнительное усилие. дополнительное усилие через балансировочную растяжку 6 и

45 инерционную массу 1 одновременно прикладывается и к измерительным растяжкам 3 и 2, в результате чего суммачастот(+ f ) остается неизменной и равной (g +

Аналогично работает канал измерения прй вращении объекта вокруг оси ОХ, но в этоМ случае работают измерительные растяжки

4-5, а поддержание постоянства суммы частот Х5 + f q fg0 + 4до осущест ляется при помощи устройства обратной связи 11 и балансировочной растяжки 7.

Формула изобретения

Измеритель угловых ускорений, содержа» щий инерционную массу, выполненную в ви551567

Составитель Н. Граникова

РедактоР Т. Иванова ТехРед О. ЛУговаЯ КоРРектоР Ж Кеслер

Заказ 117/23 Тираж 1051 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 де куба и подвешенную в корпусе на ленточных растяжках, две попарно параллельные пары которых взаимно перпендикулярны и расположены на одинаковых расстояниях от центра и блок съема информации, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности выходной характеристики при условии развязки каналов измерения от влияния обратных связей по перекрестным осям, в нем первая и вторая па- 10 ры измерительных ленточных растяжек прикреплены к двум взаимно перпендикулярным граням инерционной массы, к противоположным граням которой прикреплены балансировочные растяжки, соединенные с устройствами обратных связей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Браславский Л. A. Приборы и датчики летательных аппаратов, М., "Машиностроение, 1 9 70, с. 343-34 9.

2. Авторское свидетельство Мо 382006, М. Кл. 601Р 15/10, 1971 (прототип).