УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ УГЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК G01P21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для градуировки и поверки датчиков углов, угловых скоростей и ускорений, а также для определения частотных характеристик этих датчиков.

Известно устройство для градуировки угловых акселерометров [1] , содержащее вращающуюся платформу с приводом для установки исследуемого акселерометра, укрепленные на платформе зеркала автоколлиматор с фотоэлектрическим преобразователем, формирователь импульсов, измеритель временных интервалов, схему разделения импульсов по двум каналам и осциллограф.

Кроме того, известно устройство для измерения амплитуды угловых колебаний [2] , которое по совокупности существенных признаков наиболее близко к заявляемому и принято за прототип. Известное устройство содержит привод с платформой для установки градуируемого углового акселерометра с фотоэлектрическим преобразователем, формирователь импульсов, схему разделения импульсов по каналам, измеритель временных интервалов импульсов, вычислительный блок, блок задания статически измеренных углов и цифровой индикатор.

Устройство работает следующим образом. Угловые колебания платформы задаются с размахом несколько большим, чем статически измеренный на платформе угол. При этом от каждого из двух зеркал, образующих этот угол, на выходе автоколлиматора получают по два импульса на каждый канал. Измеряя временные интервалы между этими парами импульсов, с учетом величины статически измеренного на платформе угла с помощью вычислительного блока определяют фактическую амплитуду колебаний платформы.

В настоящее время большое внимание уделяется поверке и градуировке средств измерений угловых параметров движения при малых значениях входных измерительных параметров, в частности амплитуды угловых колебаний. Сложность градуировки таких приборов заключается в том, что приборы для измерения амплитуды угловых колебаний одновременно должны обладать высокой чувствительностью, иметь большой амплитудный диапазон и обладать высокими динамическими свойствами, т. е. способными работать в широком частотном диапазоне.

При разработке такого средства измерений необходимо учитывать еще одну важную особенность при градуировке, которая заключается в том, что средство измерений при таких динамических измерениях не должно быть чувствительно к линейным перемещениям. Это ставит перед заявителем задачу проведения градуировки с использованием автоколлимационной измерительной системы, свободной от указанных недостатков.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что устройство для градуировки средств измерений угловых параметров движения, содержащее поворотную платформу для установки градуируемого прибора, укрепленные на платформе зеркала, автоколлиматор с фотоэлектрическим преобразователем, индикатор и привод платформы, снабжено вторым фотоэлектрическим преобразователем, идентичным первому, светоделителем, расположенным на выходе автоколлиматора, усилителем и масками фотоприемников упомянутых фотопреобразователей, выполненными в виде клиновидных марок, при этом выходы фотоприемников подключены к входу усилителя по дифференциальной схеме.

Это позволяет при использовании в автоколлимационной измерительной системе масок фотоприемников, имеющих клиновидную форму и включенных на вход усилителя по дифференциальной схеме, при угловых колебаниях платформы оптический сигнал, сформированный в виде светлого штриха, подавать на входы фотопреобразователей, перемещать по клиновидным маскам фотоприемников и преобразовывать в электрические сигналы, пропорциональные углу поворота платформы. Обе маски фотоприемников установлены таким образом, что при движении платформы в одну сторону выходной сигнал с выхода одного фотоприемника увеличивается, а с выхода другого фотоприемника - уменьшается. За счет разностного сигнала значительно увеличивается чувствительность измерительного устройства и, тем самым, обеспечивается измерение оптических сигналов, соответствующих угловым колебаниям платформы малых значений, начиная от порога чувствительности измерительного устройства и до значений, соответствующих линейной части клиновидных масок. Применяя сменные объективы автоколлиматор с нормированными параметрами, обеспечивается измерение в широком диапазоне угловых колебаний платформы.

На чертеже представлена схема заявляемого устройства для градуировки средств измерений угловых параметров движения.

Устройство содержит поворотную платформу 1 с посадочным местом 2 для установки градуируемого прибора, зеркала 3, укрепленные на платформе 1, автоколлиматор 4, дополнительно снабженный светоделителем 5, фотопреобразователи 6, состоящие из фотоприемников 7 и клиновидных масок 8, дифференциальный усилитель 9 и индикатор 10.

Устройство работает следующим образом.

Перед вводом устройства в режим колебаний производится юстировка измерительной системы автоколлиматора 4 в исходном положении. Для этого зеркало 3 на платформе 1 устанавливается по нормали к оптической оси автоколлиматора 4. При этом луч света в форме светлого штриха (поперечное сечение), отраженный от зеркала 3, проходит через автоколлиматор 4, расщепляется на два равных световых потока и поступает на клиновидные маски 8 на средние их части, одинаково засвечивая фотоприемники 7 таким образом, что на их выходе появляются электрические сигналы одинакового потенциала, которые поступают на вход дифференциального усилителя 9. При этом в статическом положении платформы 1 сигнал на выходе дифференциального усилителя 9 близок к 0.

При колебаниях платформы 1 луч света в форме светлого штриха отражается от зеркала 3 и через автоколлиматор 4 поступает на клиновидные маски 8, сориентированные таким образом, что при угловом движении платформы 1 в одну сторону на одном выходе фотоприемника 7 электрический сигнал возрастает, а на другом фотоприемнике 7 - уменьшается в пределах зоны линейного изменения ширины клина у масок 8. При этом сигнал на выходе дифференциального усилителя 9 изменяется от 0 до максимального значения пропорционально амплитуде угловых колебаний платформы 1.

Заявляемое техническое решение позволяет измерять малые амплитуды колебаний платформы примерно на два порядка меньше, чем у прототипа, за счет использования автоколлимационной измерительной системы, содержащей клиновидные маски фотоприемников, выходы которых подключены к входу усилителя по дифференциальной схеме. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 473952, кл. G 01 P 21/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР N 1196697, кл. G 01 P 21/00, 1985.

Использование: в измерительной технике для градуировки и поверки датчиков углов, угловых скоростей и ускорений, а также для определения частотных характеристик этих датчиков. Сущность изобретения: устройство для градуировки средств измерений угловых параметров движения, содержащее поворотную платформу для установки градуируемого прибора, укрепленные на платформе зеркала, автоколлиматор с фотоэлектрическим преобразователем, индикатор и привод платформы, снабжено вторым фотоэлектрическим преобразователем, идентичным первому, светоделителем, расположенным на выходе автоколлиматора, усилителем и масками фотоприемников упомянутых фотопреобразователей, выполненных в виде клиновидных марок, при этом выходы фотоприемников подключены к входу усилителя по дифференциальной схеме. Устройство позволяет измерять малые амплитуды колебаний платформы за счет использования автоколлимационной измерительной системы. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ УГЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ , содеpжащее повоpотную платфоpму для установки гpадуиpуемого пpибоpа, укpепленные на платфоpме зеpкала, автоколлиматоp с фотоэлектpическим пpеобpазователем, индикатоp и пpивод платфоpмы, отличающееся тем, что, оно снабжено втоpым фотоэлектpическим пpеобpазователем, идентичным пеpвому, светоделителем, pасположенным на выходе автоколлиматоpа, усилителем и масками фотопpиемников упомянутых фотопpеобpазователей, выполненными в виде клиновидных маpок, пpи этом выходы фотопpиемников подключены к входу усилителя по диффеpенциальной схеме.