Устройство для измерения угловых ускорений Советский патент 1983 года по МПК G01P15/125 

Изобретение относится к измерению параметров вращательного движения. Известен бесконтактный датчик угловых ускорений инерционного типа с электромагнитной пружиной f Однако инерционная масса такого датчика содержит элементы электромагнитной системы и является поэто му сравнительно большой, что огран чивает частоту собственных колебан системы и увеличивает инер ционность работы датчика. Известен также бесконтактный датчик угловых ускорений инерционного типа, содержащий специальные индукционный и моментный датчики С Недостатком такого устройства является его малое быстродействие В работе, обусловленное сравнитель но большой величиной момента инерции инерционного диска и инерционностью электромагнитной пружины датчика. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения утловых ускорений, которое содержит инерционный диск, соосный с валом и соединенный с ним через упругий элемент, жестко закрепленную на валу пластину с изолированн от него токопроводящей поверхность которая образует с проводящей поверхностью закрепленного на диске плоского элемента емкостной преобр зователь 3 . . Однако известное устройство характеризуется относительно низкой стабильностью работы, проявляющейс в зависимости девиации емкости измерительного преобразователя от из менения внешних условий: температуры, влажности, давления, вибрации и т.д. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения угловых ускорений, содержащее инерционный диск, соосный с валом и соединенный с ним через упругий эле мент, жестко закрепленные на валу пластины с изолированными от него проводящими поверхностями, которые образуют с проводящей поверхностью закрепленного на диске плоского эле мента емкостной преобразователь, введены дополнительно два соосно установленных диска с пластинами, расположенными равномерно по окружности каждого из них, при этом диски жестко соединены с валом и изолированы от него, а плоский элемент инерционного диска расположен межжу пластинами дополнительных дисков с Одинаковым зазором. На фиг. 1 представлена конструкция устройства на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - электрическая схема подключения емкостного преобразователя к измерительному преобразователю. Устройство содержит три расположенных последовательно вдоль оси вала 1 кольцевых соосных диска 2, 3 и 4, средний из которых является инерционным диском (2), жестко связанным со спицами ( упругим элементом ) 5, а крайние Диски 3 и 4 вы-, поднены одинаковыми и жестко связаны с валом 1, а также изолированы от него посредством изоляционных дисков 6 и 7 соответственно. На каждом диске 2, 3 и 4 равномерно по окружности расположено одинаковое количество пластин. Каждая пластина среднего диска 2 является плоским элементов 8, который образуетс расположенными вблизи от него с одинаковыми зазорами двумя пластинами при надлежащи ми крайним дискам 3 и 4 и являющимися пластинами 9) дифференциальный емкостной прёобразователь. Каждая из указанных трех пластин образует в совокупности один из элементов многоэлементного, дифференциального преобразователя, в котором электрически соединенные между собой элементы 8 являются средними обкладками, а пластины дисков 3 и 4 - крайними обкладками. Дифференциальные емкостные преобразователи, содержащиеся в устройстве . 1) состоят из двух последовательно соединенных конденсаторов 10 и 11, показанных на фиг. 3. Эти конденсаторы подключены к из:мерительному преобразователю 12, который представляет собой электрическую схему, преобразующую изменение емкости конденсаторов 10 и 11 в изменение частоты электрических сигналов в элементах преобразователя 12, что используется для измерения угловых ускорений испытуемого вала 1. Принцип действия устройства заключается в следующем. При изменении угловой скорости вала 1 под действием возникающих в акселерометре инерционных сил упругий элемент 5 изгибается. Угол поворота инерционного диска 2 относительно вала 1 при .этом изменяется, вы.зывая изменение зазора между соответствующими пластинами 9 и элементами 8, поскольку пластины 9 жестко связаны с валом 1, а элементы 8 - с инерционным диском 2. Изменение зазора вызывает пропорциональное измеряемому угловому ускорению изменение емкости каждого плеча дифференциального емкостного преобразователя, образованного пластинами 9 и проводящими элементами 8, причем емкость одного плеча возрас

тает, а другого - уменьшается. В свою очередь, изменение емкости емкостного преобразователя используется для изменения частоты электрических сигн;алЬв в цепи измерительнрго преобразователя 12. Таким образом, измеряемое угловое ускорение вала1 преобразуется в измене- иие частоты электрической цепи измерительного преобразователя 12.

Предлагаемая конструкция устройства по сравнению с-известной обеспечивает более высокую точность измерения и большую технологичность в изготовлении и сборке. Это обусловлено отсутствием в устройстве вредного влияния центробежных сил и обеспечением при серийном техноЛогическом процессе производства более стабильного и одинакового haчального воздушного зазора между обкладками отдельных преобразователей составляющих многоэлемеитный дифференциальный емкостной преобразователь. Кроме того, так как конструк0ция содержит меньшее количество деталей и являетхзя поэтому более прос-, той в изготовлении и сборке, то умень|Шается стоимость устройства, особенно в случае выпуска большой партии акселерометров.

5

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ, содержащее инерционный диск, соосный с валом и соединенный с ним через упругий элемент, жестко закрепленные на валу пластины с изолированными от него проводя-. щими поверхностями, которые образуют с проводящей поверхностью закрепленного на диске плоского элемента емкостной преобразователь,-р тл и ч а ю ад е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительно два соосно установленных диска с пластинами, расположенными равномерно по окружности каждого из них, при этом S диски жестко соединены с валом и изолированы от него, а плоский элвг мент инерционного диска расположен междупластинами дополнительных дисков с одинаковым эазором. с э :л UI к э