Компенсационный маятниковый акселерометр

Компенсационный маятниковый акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к элементам систем ориентации и навигации подвижных объектов и позволяет повысить виброустойчивость и расширить функциональные возможности устройства. Устройство содерл ит оптопреобразователн, включающие осветители 8, 9, 12, 13, фотоприемники 10, 11, 14 и i5, предназначенные для контроля смещения точек стоек 1, усилитель 16, резисторы 17 и 18, сумматоры 19 и 20, формирующие сигнал на логическое устройство 21, осуществляющее анализ выходного сигнала акселерометра . Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяют осуществить анализ специфики поведения акселерометра на струнном торсионном подвесе, допускающем пространственное смещение рамки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1286902 (gg 4 G 01 Р 15/!3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г. I

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3890935/24-10 (22) 26.04.85 (46) 30.01.87. Бюл. № 4 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В. Е. Мельников, В. А. Романцов и Е. Н. Мельникова (53) 531.768 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 901915, кл. G 01 Р 15/13, 1980. (54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ МАЯТНИКОВЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР (57) Изобретение относится к элементам систем ориентации и навигации подвижных объектов и позволяет повысить виброустойчивость и расширить функциональные возможности устройства. Устройство содержит оптопреобразовател и, включающие осветители 8, 9, 12, 13, фотоприемники 10, 11, 14 и 15, предназначенные для контроля смещения точек стоек 1, усилитель 16, резисторы

17 и 18, сумматоры 19 и 20, формирующие сигнал на логическое устройство 21, осуществляющее анализ выходного сигнала акселерометра. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяют осуществить анализ специфики поведения акселерометра на струнном торсионном подвесе, допускающем пространственное смещение рамки. 1 ил.

1286902

Изобретение относится к приборостроению, в частности к элементам систем ориентации и навигации подвижных объектов, и предназначено для измерения входных параметров в бесплатформенных инерци альных навигационных системах.

Цель изобретения — повышение виброустойчивости акселерометра и расширение его функциональных возможностей.

На чертеже представлена электрокинематическая схема компенсационного маятнико5

10 вого акселерометра.

Чувствительный элемент (ЧЭ) прибора выполнен в виде треугольного контура, имеющего две стойки 1 и планку 2 и подвешенного на струнах 3 и 4, укрепленных в корпусе 5.

Планка 2 расположена в зазоре постоянных магнитов 6, и ее смещение вдоль зазора контролируется оптоэлектрическим преобразователем 7. Дополнительные оптопреобразователи, содержащие осветители 8 и 9, фотоприемники 10 и 11, а также осветители 12 и 13 и фотоприемники 14 и 15, предназначены для контроля за смещением точек стоек 1. Усилитель 16, резистор 17, напыленный на кварцевый ЧЭ, и резистор 18 входят в систему формирования сил и моментов обратной связи (ОС). Сумматоры 19 и 20 25 формируют сигналы на логическое устройство 21, осуществляющее анализ выходного сигнала акселерометра.

На чертеже обозначены также ось Y— измерительная ось акселерометра и оси Х и Zсоответственно оси подвеса и маятника ЧЭ.

Компенсационный маятниковый акселерометр работает следующим образом.

При появлении ускорения а по измерительной оси Y прибора происходит смещение ЧЭ и его элементов. Суммарное смещение планки 2 контролируется фотоприемником оптопреобразователя 7, выход которого поступает на усилитель 16 и последовательно соединенные резисторы 17 и 18. Ток, протекающий по резистору 17 рамки, взаимодействует с полем постоянных магии- 4р тов 6, формирует силу и момент ОС, уравновешивающие инерционные силы и моменты.

Выходной сигнал — падение напряжения на эталонном резисторе 18 — однозначно определяет измеряемое ускорение а .

Маятниковые акселерометры характери- 45 зуются, в частности, чувствительностью к угловым ускорениям в„по оси Х подвеса. Следовательно, выходной сигнал такого акселерометра содержит информацию как о а„, так и о в„, разделить которую традиционными методами невозможно.

Предлагаемый акселерометр обеспечивает возможность разделения выходного сигнала на составляющие. Такая возможность выявилась в результате анализа специфики поведения маятникового акселерометра с ЧЭ на струнном торсионном подвесе, допускающем пространственное смещение рамки. В частности, при наличии линейных а, и угловых в„ускорений рамка одновременно смещается поступательно вдоль оси Y u вращается относительно оси Х. Поэтому возможно нахождение мгновенного центра вращения рамки, лежащего на пересечении некоторой оси, параллельной оси Х, и оси 2, и условий невозмущаемости положения этой точки линейными ускорениями а . Возможно также нахождение аналогичного центра, не возмущаемого угловыми ускорениями е„.

Исследования показали, что координата fi инвариантной точки, не возмущаемой ускорениями а„основания, существует и определяется выражением: а координата точки, не возмущаемой угловыми ускорениями е„, К (ос

С+ К где 1„и (ц — соответственно расстояния от оси подвеса до точки приложения равнодействующей уравновешивающей силы контура компенсации и до центра масс ЧЭ;

С и С вЂ” соответственно поперечная жесткость упругого подвеса ЧЭ и его жесткость на кручение;

К вЂ” поперечная жесткость контура компенсации акселерометра.

Параметры акселерометра выбирают таким образом, чтобы инвариантные точки, располагаясь на оси ZЧЭ,,находились внутри его контура. Тогда, материализовав в ЧЭ на оси Z две наблюдаемые точки, отстоящие от оси Х на расстояниях f1 и f2 и используя дополнительные оптопреобразователи, осуществляют контроль за их смещением.

Одна пара оптопреобразователей (12 — 15) располагаетсч на расстоянии 1, другая пара (8 — 11) — на расстоянии (2 от оси Х. Выходы соответствующих фотоприемников 10 и 11, 14 и 15 через сумматоры 20 и 19 поступают на логическое устройство 21, оценивающее соотношение между составляющими напряжений Ui9 и U20. Это позволяет провести разделение в выходном сигнале U, так как его составляющие U (в„) и U (a,), зависящие соответственно от углового ускорения и линейного ускорения, находят из соотношений

U(e,,)= U — —;

U! 9+ 1-1 20 и<а„)= и — — —1-1 20

19+ 20

1286902

Формула изобретения е,—

Составитель А. Трунов

Редактор А. Огар Техред И. Верес Корректор О. Луговая

Заказ 7627/39 Тираж 799 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4)5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В предлагаемом акселерометре предусмотрен как обычный выход U, содержащий суммарную информацию, так и выходы по составляющим: ) ) (а„); U (k:Ä), причем U (а„) 4+(3(в,) = U.

Одновременно можно получить дополнительную информацию об угловом ускорении по оси 7, выделяемую по разности сигналов оптопреобразователей соответствующих пар.

Действительно, I0

Ul4+ U)5= вх, U)4 U15= ег, U20+ U)) = Q>, U20 — U11— = е .

Поэтому на соответствующих выходах сумматоров 20 и 19 может быть дополнительно получена информация об угловом ускорении.

Компенсационный маятниковый акселерометр, содержащий корпус и укрепленный в нем на упругом торсионном подвесе маятниковый чувствительный элемент в виде замкнутого контура, пересекаемого осью подвеса и образованного двумя стойками и электропроводной планкой, параллельной оси подвеса, а также оптоэлектронный датчик. 25 положения планки, магнитную систему, в рабочем зазоре которой расположена планка, и электронный усилитель контура компенсации, соединяющий выход датчика положения с электропроводной планкой, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения виброустойчивости и расширения функциональk)htx возможностей, в него введены две пары оптоэлектронных датчиков положения, два сумматора и логический блок, при этом две стойки и планка чувствительного элемента образуют равносторонний треугольник, основанием которого является планка, датчики положения каждой пары расположены у стоек чувствительного элемента на одинаковом расстоянии от оси подвеса по разные стороны от оси маятника, выходы датчиков положения каждой пары соединены с входами соответствующих сумматоров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами логического блока, третий вход которого соединен с выходом электронного усилителя контура компенсации, датчики положения расположены попарно по разные стороны от оси подвеса на расстояниях от нее, равных где 1„и ),. — соответственно расстояния от оси подвеса до точки приложения равнодействующей уравновешивающей силы контура компенсации и до центра масс чувствительного элемента;

С и С. — соответственно поперечная жесткость упругого подвеса чувствительного элемента и его жесткость на кручение;

К вЂ” поперечная жесткость контура компенсации акселерометра.