Устройство для измерения малых угловых скоростей

Устройство для измерения малых угловых скоростей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 12.05.76 (21)2359037/18-1 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.02.78. Бюллетень №5 (45) Дата опубликования описания 26.01.78 (51) М. Кл. 2

G 01 P 3/44! ююударютвюнный кюмютют

Вюаюта Инкистрюв СИр юю дюлан язюбретюнкк я юткрыткй (53) УДК 531.771 531..768.(088.8) E„A„Артюхов, В, Д, Марлатов, М. И. Печкуров, А, А. Соколов и Л. С. Элинсон (72) Лвторы изобретения

P1) Заявитель РОЙ - " О Для ИЗМ -РЕНИЯ Илдико углО щ, СКОГОСт Й

Изобретение относится к области автома тики и телемеханики и может быть исползовано для измерения скорости поворота усей гидроскопических приборов..

И настоящее время для измерения низких скоростей вращения используются индукционные и оптикс электронные системы, отличающиеся большой сложностью конструк-. ции и регулировки, но не обеспечивающие стабильные результаты в условиях эксплу- д атацин и в силу этого - требуемую точ.ность и диапазон измерений Щ2).

Известное устройство для измерения ма лых угловых скоростей содержит многопо люсный датчик фазовращатель фазовый l5 дискриминатор усилитель исполнительный двигатель с редуктором и частотомер. Ио полнитвльный двигатель кннематически свезан с механическим модулятором датчика и через редуктор - с валом фазовращате- 20 ля, а выходная обмотка датчика использо вана в качестве измерительной н подклю чена к входу частотомера (3).

Однако данное устройство также имеет недостатки - ограничен нижний предел из- 25 меряемых скоростей, невысока точность измерений, исполнительный двигатель необходимо соединять через редуктор с мо дулятором датчика, в результате чего уве» личиваются габариты и вес конструкции, располагаемой непосредственно на испыту. емом объекте.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измеряемых скоростей.

Поставленная цель достигается вввдвни ем дополнительного СКВТ, синхронного двигателя, редуктора с дискретно регулн руемым передаточным отношением, преобразователя угол-время, двух усилителей огибающих амплитудно-модулированных сигналов с детекторами, регулируемого и нерегулируемого делителей частоты, дополнительного фазового дискриминатора, при этом преобразователь «ут ол-время кннэматически связан с исполнительным двигателем, ротор дополнительного СКВТ связан через редуктор с дискретно регулируемым передаточным отношением с синхронным двигателем, выходы детекторов датчика

591767

3 через усилители огибающих подключены к первым входам фазовых дискриминаторов; второй .вход дополнительного фазового ди» скриминатора подключен к.второму выходу фазовращатели-приемника, выходы фазовых дискриминаторов подключены через сумматор к усилителю исполнительного щйв» гателя, выход преобразователя угол"вре» мя подключен к входам частотомера, ро торные обмотки дополнительно СКВТ соединены со статорными обмотками фаэовраща теля-приемника, а синхронный двигатель через регулируемый делитель частоты подключен к источнику напряжения эталонной частоты, к которому подключены также через нерегулируемый делитель частоты статорная обмотка дополнительного СКИТ, вход преобразователя «угол-время" и двига» тель модулятора датчика.

На чертеже изображен многополюсный

-датчик 1, выполненный в виде трех дисков с многополюсными обмотками. Диск, связанный с контролируемым валом, являет я ротором 2 датчика. Диск, жестко соединенный с корпусом, является статором 3 датчика. Средний диск выполняет роль механического модулятора 4 и связан с валом синхронного двигателя 5. К входу детектора 6 подключены обмотка Б статора

3 и обмотка ротора 2, а к входу детектора 7 подключены обмотка А статора 3 и обмотка ротора 2. Выходы детекторов 6 и 7 являются выходами датчика 1 и подключены к входам усилителей 8 и 9 оги-бающих амплитудно-модулированных сигна лов. Выходы усилителей 8 и 9 через детекторы 10 и 11 огибающих подключают-.ся соответственно к первым входам фазо вых дискриминаторов 12 и 13. На вторые входы фазовых дискриминаторов 12 и 13 поданы выходы фазовращателя-приемника, 14, составленного из собственно фаэовра-" щателя 15 с двумя выходами и дополнительного GKBT 1.6, соединенного с фазо вращателем 15 четырехпроводной линией связи (роторные обмотки дополнительного

СКВТ соединены со статорными обмотка-ми фаэовращателя) .

Выходы фазовых дискриминаторов 12 и 13 через сумматор 17 подключены к вхо ду усилителя 18, выход которого соединен с обмоткой лпзавления исполнительного двигателя 19.;

: Вал исполнительного двигателя 19 ки нематически связан с ротором фаэоврапателя 15 и с ротором преобразователя,угол»-. время 20, выполненного иа. основе СКВТ, Выход преобразователя 20 подключен к частотомеру 21, работающему.в режиме

4 измерения интервала времени. Ротор дополнительного СКИТ 16 через редуктор ВЫ с дискретно регулируемым передаточным отношением кинематически связан с синх» ронным двигателем 23, который через ре» гулируемый делитель частоты 24 (с пере менным коэффициентом деления} питается от кварцевого эталона частоты 25, Выход эталона частоты 25 подключен также к об моткам механического модулятора 4, к час тотомеру 21 и через нерегулируемый де.литель частоты 26-к статорным обмоткам дополнительного СКВТ 16, к обмоткам дви гателя 5 и к входу преобразователя "угол» время 20, При подаче на обмотки механического модулятора А высокочастотного напряжения от эталона частоты 25 при вращении модулятора двигателем 5 со скоростью .. Q

zo а ротора связанного с измеряемым валом, со скоростью Я в обмотке pChopa воз» никает модулированное высокочастотное напряжение, частота.fO огибающей которо

|о равна:

25 где р - число пар полюсов ротора.

Частота огибающей напряжения в обмог ке А статора 3, подключенной к детекто» ру 7, равна =а, р-к1 ) где(Р+ К) l - число пар полюсов обмотки

А статора

К - нониусный коэффициент дач чика е

Частота огибающей напряжения в обмот, ке Б статора 3, подключенной к детектв ру 6, равна:

4= Я1 y-K) (ъ)

4О где (Р К) - числов пар полюсов обмотки .Б статора.

На выходе детектора 6 имеем сумму. .двух сигналов с частотами )0 . и f д Та

;кой суммарный сигнал можно приближенно

45 рассматривать как аналог амйлнтудно мв дулированного сигнала с огибающей, чес тота которого равна

1о f — < < <<Ð. () и с несущей, средняя частота которой равна

На выходе детектора 7 соответственно име

55 ем сигнал с огибающей,.частота которой равна

Р -fo Я(К Я Р (7) и со средней несущей частотой — р « и, а (8) 591767

Усилители. Огибающих 8 и 9 работак т соответственно на несушях частотах „ и нi

f < Нестабильность фаэо-частотной харак... г теристики, например усилителя 8, приводит к иэмененко фазы несущей на величину ДЧ1 5

В предложенном устройстве погрешность д Ф усилителя 8 приведет к погрешности

:измерения скорости, равной ьа - х. .5

P .f .. (O) о +г где g - -время измерены

Иэ формулы (5) при Я.г - 0 следует

Я К а иэ формул (1), (3) и (6) при

Я.г 0 и Р К следует fH Я g, что позволяет формулу (10) привести к виду ья, = ФФ+ (й)

Детекторы 10 н 11 выделяют огибающие усиленных сигналов, поступающие на входы фазовых дискриминаторов 12 и 13.

Относительное изменение частоты огибаю ших на входах фазовых дискриминаторов равно

РО„=F - F =2.ß. Р -.(12.)

Дискриминаторы 12 и 13 производят сравнение по фазе огибаюших и выходных напря жений фазовращателя-приемника 14. Car

30 палы рассогласования суммируются с ггомощью сумматора 17, усиливаются усилителем 18 и поступают на обмотку управ..ления исполнительного двигателя 19, кот . рый осуществляет поворот ротора фаэовраЗs шателя 15 до согласования фаз. огибающих и фаз выходных напряжений фазоврашателя" приемника 14. При этом поворачивается ротор преобразователи «угол-время» 20, выполненного, например, в виде фазовраша.теля с двуми выходами. Временной интервал A.ìeæäó выходными сигналами преобра зователя 20, соответствующий углу поворота фаэоврашателя 15, измеряется с помощью частртомера 21. Такты измерении с интер- 45 валом времени задаются от кварцевого эталона частоты 25, регистрация измере ний производится на цифропечатаюшем ус ройстве, подключаемом х частотомеру (на чертеже не показано). Угловая скорость поворота ротора датчика 1 определяется

npg этом к к (1

Я = — (.1Ъ)

to

$5

При изме)чейни скорости более 0,1 град, в час с помощью регулируемого делителя частоты 24, от которого питается синхронный двигатель 23, и редуктора 22 с дискретно регулируемым передаточным о ношением, устанавливается такая скорость

6 эталонного вращения. % ротора дополнительного CKBT 16, чтобы следящая сиотема с фазоврашателем 15 отрабатывала . лишь отклонение этой эталонной скорости от измеряемой скорости Я . Эталонная скорость Я определяется положениями переключателей редуктора 22 и делителя частоты 24. В этом случае угловая скорость ротора датчика 1 определяется как

Я" -Я, - — (1ч)

taПри этом угловые частоты выходных напря.жений, поступающих с выходов фазовращатэ ля 15 на вторые входы дискриминаторов

12 и 13, будут соответственно равны ь +

Ь

К„- - о о, (16)

uJ а ч а,- "з

Р

Где Я, уГловаЯ скорость вращения ротс. ра дополнительного СКВТ

Я, — уГлоВая скорость вращения ротор& фаэоврашателя 15

Ф 3 уГлоВая частота кВарцевоГО эта лона 25

ill< коэффициент деления нерегулируе мого делителя частоты 26

К - коэффициент деления регулируеь2 мого делителя 24

Р g- число пар.полюсов синхронного двигателя 23

Й, - передаточное отношение редуктора 22.

При работе устройства следящая система с исполнительным двигателем 19 поддерживает равенство частот сигналов, пос тупаюших на входы фазовых дискриминаторов

12 и13; для дискриминатора 12 Р F> для дискриминатора 13 F2 = Р

Применение двухканальной системы слежены с двумя дискриминаторами позволя ет компенсировать погрешности устройства от нестабильности электроэлементов r. Каждом канале, вызванной напоимео. таким фактором; как изменение температуры, так как в этом случае происходит одинаковое изменение параметров элементов в каждом канале.

Формула изобретения

Устройство для измерения малых угловых скоростей, содержащее многополюсный датчик с механическим модулятором и двумя выходными детекторами, приемниифазоь. вращатель, выход которого подключен к одному из входов фазового дискриминатора, усилитель подключенный к исполнительному двигателю, кинематически связанному срртором приемника.-фазовращателя, частотомер и генератор эталонной частоты, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюо повышения точности измерений и расширения диапазона измеряемых скоростей, в Ве» го дополнительно введены СКИТ, синхрон . ный двигатель, редуктор, преобразователь угол-время, два усилителя огибающей сигнала многополюсного датчика с выпрямителями, два делителя частоты и второй фазовый дискриминатор, при этом преобразователь угол-время" кинематически связан с исполнительным-двигателем, ротор

CKBT через редуктор связан с синхронным двигателем, выходы детекторов через уси лители огибающей и выпрямители подклк - щ чены к первым входам фазовых дискрими8 наторов, второй;.;:-.:, второго фазового дис криминатора подключен к второму выходу приемника фазовращателя, выходы Фазовых дискриминаторов подключены к a::::.оду усн лителя. исполнительного двигат --:„: роторные обмотки CKBT соединены со статорными обмотками приемникаф&зовращателяу а гэ нератор эталонной частоты подключен к частотомеру, через первый делитель чао тоты - к CKBT и преобразователю "угол .время", а через второй делитель частотык синхронному двигателю.

Источники информацщ, принятые во вни мание прй экспертизе:

1. Приборы и системы управления, 19721 М 118 с. 48.

2, Авторское свидетельство М 231181, кл. &01 М, 1/38, 1968.

3, Авторское свидетельство. М 21 9296, кл, (р.01 Р 3/44, 1968, Составитель B. ШвеМов

Редактор Н. Петрова ТехрепО. АндрейкоКорректор М. Еэмчик

Заказ 580/36 Тираж 65 Подписное

UHNNHN Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/8

Филиал ППП Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4