СПОСОБ ИНДИКАЦИИ ПАРАМЕТРА ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА Российский патент 2004 года по МПК G01P13/00 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к средствам индикации движения, измерения скорости и ускорения, и может найти применение в авиационном приборостроении, а также в приборах для физических исследований и демонстраций.

Известен способ измерения параметров движения объекта, основанный на использовании инерциальных приборов - акселерометров, в котором интегрированием сигнала информативного параметра от действия инерционной массы (пропорционального ускорению) определяют скорость объекта, а двойным интегрированием - пройденный путь (Туричин А.М., Электрические измерения неэлектрических величин. - М.-Л.: Энергия, 1966, с.607). Способ основан на измерении медленно меняющихся и постоянных ускорений, с использованием, преимущественно, акселерометров уравновешивающего преобразования и не охватывает случая прямолинейного движения при отсутствии ускорения.

Известен также способ отслеживания (стабилизации, индикации) параметра движения объекта, включающий размещение на объекте подвижной инерционной массы, преобразование движения инерционной массы в информативный параметр, и определение по нему параметра движения (Оппельт В. Основы техники автоматического регулирования. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960, с.255-257). Известный способ используется, преимущественно, для измерения и регулирования скорости вращения объекта, и позволяет получать информацию как при постоянной скорости вращения, так и при изменяющейся скорости объекта. Однако для регистрации (индикации) движения линейно перемещающегося объекта такой способ требует наличия кинематической связи инерционной массы с ходовой частью объекта (если таковая имеется), или с трассой его движения. При отсутствии такой связи (например, в летящей ракете) движение этим способом не может быть зафиксировано, независимо от наличия или отсутствия ускорения.

В основу изобретения положена задача обеспечения возможности индикации (регистрации) параметра движения объекта при отсутствии ускорения.

Решение поставленной задачи в способе индикации параметра движения объекта, включающем размещение на объекте подвижной инерционной массы, преобразование движения инерционной массы в информативный параметр, и определение по нему параметра движения, обеспечивается тем, что инерционной массе сообщают вынужденные колебания по и против направления движения объекта, и в качестве информативного параметра измеряют импульсы отдачи, возникающие при периодическом изменении направления вектора линейного ускорения инерционной массы, а параметр движения объекта определяют по различию между величинами импульсов отдачи при периодическом движении инерционной массы в противоположные стороны.

Таким движением инерционной массы создаются условия, при которых ее скорость относительно объекта в одном полупериоде суммируется со скоростью движения объекта, а в другом - вычитается из нее. При этом, соответственно, изменяются и импульсы отдачи, определяемые произведением величины инерционной массы на суммарную (результирующую) скорость ее движения. Разность амплитудных значений импульсов отдачи, выступающая в качестве параметра движения, может быть зафиксирована известными средствами (вторичными преобразователями) измерения перемещений, или усилий, или давлений - в зависимости от вида первичного преобразования.

Решение поставленной задачи, в частности, обеспечивается тем, что вынужденные колебания инерционной массе сообщают на подвижном основании, которое связывают с объектом с возможностью упругого возвратно-поступательного перемещения относительно положения его равновесия, при этом импульсы отдачи от периодического изменения направления вектора линейного ускорения инерционной массы измеряют по величинам отклонения подвижного основания от положения его равновесия в противоположные стороны.

Таким приемом измерения отдачи в предлагаемом способе реализуется физически наиболее наглядный вариант его осуществления, обеспечивающий возможность непосредственной регистрации и индикации параметра движения - путем записи величины отклонения подвижного основания от положения равновесия. Непосредственная регистрация величин отдачи может быть обеспечена, например, за счет размещения пера самописца на подвижном оснований, а носителя информации с приводом развертки - на неподвижной части прибора, жестко связанной с объектом контроля. При этом равенство амплитудных значений отклонений подвижного основания в противоположные стороны, отраженное гармонической кривой на носителе информации, будет свидетельствовать об отсутствии движения объекта, а преобладание амплитудных значений полуволн одной фазы над другой - о движении объекта в ту или иную сторону. Непостоянство же амплитудных значений полуволн несет в себе информацию о наличии ускорения. Вместо записи информации на носителе или параллельно с нею может использоваться и сигнализация о преобладании амплитудных значений колебаний одной фазы над другой, например, электроконтактными индикаторами перемещений (биений).

Решение поставленной задачи обеспечивается также и при измерении импульсов отдачи средствами виброметрии. Такой вариант реализации способа позволяет достичь повышенной точности и чувствительности измерения за счет использования целого арсенала хорошо отработанных известных средств виброметрии и методов измерения, например пьезоэлектрических акселерометрических преобразователей, наклеиваемых пьезо- и тензорезистивных преобразователей, оптических преобразователей и т.д.

Предлагаемый способ иллюстрируется графическими материалами, где представлены: фиг.1 - конструктивная схема одного из возможных вариантов прибора, реализующего способ, с индикацией отдачи по перемещению упругоколеблющегося основания; фиг.2 - одна из возможных конструктивных схем прибора, реализующего способ с использованием средств виброметрии.

Согласно фиг.1, прибор для индикации параметра движения объекта содержит подвижную инерционную массу в виде пары тел 1, закрепленных на горизонтальных дисках 2 с эксцентриситетом. Диски 2 кинематически связаны между собой (например, зубчатой передачей) так, что тела 1 при вращении дисков суммируют возбуждаемые ими биения по продольной оси прибора и вычитают в поперечном направлении. Таким образом, равенством масс тел 1 исключаются поперечные биения и удваиваются продольные. А так как диски 2 закреплены на основании 3 (вместе с их электроприводом, не видном на горизонтальной проекции), установленном на платформе 4 с возможностью упругого возвратно-поступательного перемещения, то импульсы отдачи, вызываемой продольными биениями, проявят себя в колебательном движении основания 3 относительно неподвижной (жестко связанной с контролируемым объектом) платформы 4. Прибор оснащен приводом развертки 5 с барабаном 6 на его оси, который регистрирует на носителе информации, покрывающем его поверхность, колебательные движения пера 7, закрепленного на основании 3. Возможность возвратно-поступательного движения основания 3 обеспечивается тем, что с платформой 4 оно связано линейными направляющими (подшипниками) 8 и парой уравновешивающих пружин (на фигурах не показанных).

В описанном варианте выполнения прибора закрепленные с возможностью вращения на основании 3 диски 2 с телами 1 и приводом образуют, как это видно, вибратор. В приборе же, схема которого представлена на фиг.2, может использоваться любой известный вибратор 9, обеспечивающий необходимые параметры вибраций, с учетом типа (вида), избранного для индикации импульсов отдачи преобразователя. В частности, в приборе, согласно фиг.2, с преобразователями 10 пьезоэлектрического типа, установленными между торцами основания 11 и упорами 12, жестко связанными с контролируемым объектом, может использоваться известный в виброметрии электродинамический вибратор с магнитным подвесом инерционной массы - ферромагнитного сердечника (см., например. Исследования параметров движения. Труды метрологических институтов СССР, выпуск 139, - Л.: Энергия, 1972, с.77-80).

Колебательные движения инерционной массы вибратора 9 в этом случае также передаются основанию 11 через жестко связанный с ним корпус вибратора или другую его неподвижную часть и в виде импульсов отдачи воспринимаются пьезоэлектрическими преобразователями 10. Основание 11 в приборах такого вида может поддерживаться упругими вертикальными пластинами (сверху или снизу) или растяжками (на фигурах не показано).

Таким образом, описанный способ позволяет индицировать параметр движения объекта при отсутствии ускорения, в том числе и при движении последнего по орбите бесконечно большого радиуса.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к средствам индикации движения, измерения скорости и ускорения, и может найти применение в авиационном приборостроении, а также в приборах для физических исследований и демонстраций. Способ заключается в том, что размещают на объекте подвижную инерционную массу, сообщают ей вынужденные колебания по и против направления движения объекта, измеряют импульсы отдачи, возникающие при периодическом изменении направления вектора линейного ускорения инерционной массы, а параметр движения объекта определяют по различию между величинами импульсов отдачи при периодическом движении инерционной массы в противоположные стороны. Способ может быть реализован с использованием средств виброметрии. Техническим результатом является обеспечение возможности индикации (регистрации) параметра движения объекта при отсутствии ускорения. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ индикации параметра движения объекта, включающий размещение на объекте подвижной инерционной массы, преобразование движения инерционной массы в информативный параметр и определение по нему параметра движения, отличающийся тем, что инерционной массе сообщают вынужденные колебания по и против направления движения объекта и в качестве информативного параметра измеряют импульсы отдачи, возникающие при периодическом изменении направления вектора линейного ускорения инерционной массы, а параметр движения объекта определяют по различию между величинами импульсов отдачи при периодическом движении инерционной массы в противоположные стороны.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вынужденные колебания инерционной массе сообщают на подвижном основании, которое связывают с объектом с возможностью упругого возвратно-поступательного перемещения относительно положения его равновесия, при этом импульсы отдачи от периодического изменения направления вектора линейного ускорения инерционной массы измеряют по величинам отклонения подвижного основания от положения его равновесия в противоположные стороны.3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что импульсы отдачи измеряют и индицируют средствами виброметрии.