Угловой акселерометр

Угловой акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п,777588

Союз Советских

Соииолистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.07.78 (21) 2649667(18-10 (51) М, Кл.з

С 01Р 15(10 с присоединением заявки № е (23) Приоритет

Государственный комитет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (53) УДК 531.768 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.11.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Н. И. Брехин, С. А. Безверхий, А. М. Суббота и В. 14, Кортунов (71) Заявитель

Харьковский авиационный институт! ВГ1ТБ

4:)1,- Ч ;- ;;=;Ещи (54) УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения угловых ускорений малых величин.

Известны угловые акселерометры, у которых перемещения инерционной массы определяются по изменениям частот измерительных струн, соединяющих инерционную массу с корпусом прибора (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее инерционную массу, подвешенную в корпусе на струнах, и блок съема сигнала (2).

В этом устройстве для измерения угловых ускорений ось чувствительности перпендикулярна плоскости, в которой лежат оси симметрии соответствующих двух измерительных струн, При вращении прибора вокруг оси чувствительности с угловым ускорением в, инерционная масса поворачивается вокруг оси на угол р, что приводит к изменению длин, а следовательно, и частот измерительных струн. Считая, что длины струн изменяются на одинаковую величину Al и пренебрегая жесткостью упругих опор по сравнению с жесткостью измерительных струн Кь уравнение движения инерционной массы в установившемся режиме можно записать в виде

lzsz = gh i- - l где I, — момент инерции инерционной массы относительно оси чувствительности, кг. м ;

R — расстояние между измерительными струнами, М.

Разностная частота измерительных струн

4и5

Л(„= К пl„, где К вЂ” коэффициент пропорциональности, )5 тогда чувствительность акселерометра определяется как

hf„1.Ку (ru фК I рад с

20 известный акселерометр обладает малой чувствительностью К„ввиду большой жесткости измерительных струн на растяжение К, погрешностью измерений, обусловленной взаимным влиянием измерительных

2 . струн друг на друга ввиду их близкого . расположения.

Целью изобретения является увеличение чувствительности акселерометра.

Указанная цель достигается тем, что инерционная масса выполнена из магнито777588

55 на кручение, где К вЂ” жесткость струн н м; твердого материала в виде цилиндра с секторальными вырезами и размещена между двумя парами постоянных магнитов, закрепленных на корпусе.

На фиг. 1 представлен акселерометр, общий вид; на фиг. 2 — вид со стороны оси чувствительности.

Угловой акселерометр содержит инерционную массу 1, выполненную из магнитотвердого материала в виде цилиндра с двумя секторальными вырезами. Инерционная масса упруго соединена с корпусом 2 при помощи двух измерительных струн 3 и 4, оси которых совпадают с осью чувствительности Z. В радиальном направлении перемещения инерционной массы 1 ограничиваются магнитным подвесом 5. В осевом направлении масса 1 взаимодействует с постоянным магнитным полем, направленным вдоль оси чувствительности и созда- 20 ваемым двумя парами постоянных магнитов подковообразной формы 6, 7 и 8, 9. Полярность инерционной массы 1 и магнитов

6 — 9 выбрана так, что на инерционную массу действует сила по оси Z.

При вращении акселерометра вокруг оси

Z с угловым ускорением инерционная масса 1 под действием сил инерции поворачивается относи гельно корпуса 2, закручивая измерите ьные струны 3 и 4. При этом изменяется площадь взаимодействия массы 1 с постоянным магнитным полем, создаваемым магнитами 6 — 9. В результате на инерционную массу 1 действует добавочная сила, которая изменяет длины, а следовательно, и частоты измерительных струн 3 и 4. Разностная частота измерительных струн 3 и 4 фиксируется при помощи блока съема информации (на чертеже не показан) и служит мерой измеряе- 4о мого ускорения. Это постоянное магнитное поле взаимодействует с поворачивающейся инерционной массой и преобразовывает ее вращательное движение в поступательное, т. е. выполняет функцию усилительно- 45 преобразующего устройства, в результате чего чувствительность прибора повышается.

Чувствительность предлагаемого акселерометра можно оценить из следующих со- 50 отношений: — уравнение движения инерционной массы в установившемся режиме

1р,=К р, — изменение площади взаимодействия

AS инерционной массы с постоянным магнитом

DS=К,у, где К, — коэффициент пропорциональности, м ; — добавочная магнитная сила ATÄÄÄ, действующая на инерционную массу со стороны постоянного магнитного поля ьТ„= К„Я, где ʄ— удельная механическая магнитная сила, н/м ; — изменение длины измерительных струн

Al под действием ЬТ„ = - Т К,; — разностная частота струн в результате измерения их длин

Af = К " l.

Тогда

Ь|,К К.К, — К К, Отношение чувствительностей предлагаемого и известного акселерометра у К КмКР

К

Выбирая соответствующие параметры

К„, К, и К„-, можно добиться условия

N)1 даже при минимальном значении R (практически R)1 10 — м), т. е. обеспечить более высокую чувствительность предлагаемого прибора по сравнению с известным.

Формула изобрегения

Угловой акселерометр, содержащий инерционную массу, подвешенную в корпусе на струнах, и блок съема сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, инерционная масса выполнена из магнитотвердого материала в виде цилиндра с секторальными вырезами и размещена между двумя парами постоянных магнитов, закрепленных на корпусе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Хо 475553, кл. G 01Р 15/08, 20. 7.73.

2. Авторское свидетельство СССР

Хо 382006, кл. G 01Р 15/10, 02.07.71 (прототип) .

777588

ПЛП

Фиг. 1

@re. Z

Составитель И. Полунина

Техред В. Серякова

Редактор О. Филиппова

Корректор Л. Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 225/5 Изд. M 556 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5