Устройство для измерения угловой скорости и ускорения Советский патент 1984 года по МПК G01P3/44 G01P15/11 

Иэ.обретение относится к измерительной технике и.может быть исполь зовано при измерении угловых скорос тей и ускорений. Известен датчик угловых скоросте и ускорений, содержащий электропро водящий ротор, расположенный в зазо ре магнитопровода fl. Указанная конструкция датчика не позволяет одновременно измерять угл вую скорость и ускорение, так как . при питании обмоток возбуждения постоянным током датчик работает в ре жиме -измерения ускорения, а при питании обмоток возбуждения переменны током - в режиме измерения скорости что сужает функциональные возможнос ти датчика. Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения угловой скорости и ускорения, содержащее ин , дуктор датчика скорости и индуктор датчика ускорения, в зазоре которых вращается ротор, состоящий из якоря сдатчика скорости и электропроводящего тонкостенного стакана датчика ускорения С2. 11едостатками указанного устройства являются/увеличение величины , пульсаций ЭДС датчика угловых ускорений, вызванных неоднородностью электропроводимости материала стака на в зоне вылета его лобовой части . под влиянием магнитных потоков рассеяния датчика скорости и невоэможность компенсировать пульсации ЭДС датчика ускорений без применения дополнительных устройств при нарушении однородности электропроводимости в активной зоне стакана. Для уменьшения влияния магнитных потоков рассеяния индуктора датчика скорости на величину пульсаций ЭДС датчика ускорения необходимо увеличить расстояние между индуктором, датчика скорости и вылетом лобовой части стакана или установить магнитный экран на индукторе датчика скоро ти. . Первое обстоятельство приводит к увеличению габаритов датчика, а второе - усложняет его конЬтрукцию и, кроме того, шунтирует не только магнитные потоки расстояния, но и часть основного потока, что приводит к уменьшению выходного сигнала датчи.ка скоростей. Кроме того, ни увеличением расстояния между индуктором и вылетом ротора, ни применением магнитного экрана невозможно уменьшить пульсации ЭДС датчика ус1 орений, причиной которых является неоднородность проводимости ротора в его активной зоне Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения величины пульсаций ЭДС датчика ускорения. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения угловой скорости и ускорения, содержащем последовательно установленные в корпусе соосно валу индуктор датчика скорости и индуктор датчика ускорения, измерительную обмотку, размещенную на индукторе датчика ускорения, закрепленный на валу ротор, состояший из якоря с обмоткой, расположенного в зазоре индуктора датчика скорости, и электропроводного стакана, расположенного в зазоре индуктора датчика ускорения,, число полюсов индуктора датчика скорости равно или кратно числу полюсов индуктора датчика ускорения,, а индукт.ор датчика скорости установлен с возможностью поворота и аксиального смещения относительно индуктора датчика ускорения. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - вертикальный ступенчатый разрез А-А на фиг.1. Устройство для измерения угловой екорости и ускорения-содержит индукор 1 датчика скорости с полюсами 2 и щеточной траверсой 3, индуктор 4 датчика ускорения с полюсами 5. В зазоре индукторов 1 и 4 расположен ротор 6, состоящий из якоря 7 с обмоткой 8 и коллектором S датчика скорости и электропроводящего тонкостенного немагнитного стакана 10 датчика ускорения. На индукторе 4 находится измерительная обмотка 11 датчика ускорения. Индуктор 1. датчика скорости и индуктор 4 датчика ускорения установлены в корпусе 12. Индуктор 1 фиксируется в корпусе винтами 13. При вращении ротора б с постоянной скоростью в обмотке 8 якоря датчика скорости под действием магнитного потока индуктора 1 возникает ЭДС, пропорциональная скорости вращения. При постоянной скорости вращения выходной сигнал измерительной обмотки 11,датчика ускорения должен быть равным нулю. При изменении скорости вращения, т.е. при появлении ускорения, в измерительной обмотке 11 под действием магнитного потока: индуктора 4 возни- каёт сигнал, пропорциональный ускорению.. В обоих случаях вращения ротора 6 - с постоянной или переменной скоростью - в тонкостенном стакане 10 при нарушении однородности его проводимости по расточке и длине возникает пульсирующая ЭДС, вызванная магнитным потоком индуктора 4 датчика ускорений и магнитными потоками оассеяния индуктора 1 датчика скороети. Пульсация ЭДС сэ;акана 10 вызывает в нем соответствующий пульсирующий ток, который создает в индукторе 4 датчика ускорений магнитный потек, а последний наводит в измерительной обмотке 11 датчика ускорений ЭДС, пропорциональную пульсации тока в стакане 10, что создает погрешность измерения угловых ускорений. Так как пульсация ЭДС в сигнальной обмотке 11 обусловлена двумя независимыми магнитными потоками (потоком индуктора 4 датчика ускорения и потоком индуктора i датчика скорости) действующими в разных зонах стакана 10(активная зона и вылет лобовой части), то, создав необходимые условия в зтих зонах, можно взаимно скс 1пенсировать влияние -неоднородности проводимости на уровень пуль-т сации ЭДС. Для уменьшения величины пульсаций ЭДС измерительной обмотки 11датчика ускорения, необходимо уменьшить пульсацию потока Ф„ , создаваемого токами стакана 10. Для этого необходимо, чтобы гармонический состав пульсаций ЭДС стакана 10 возникающий при воздействии магнитного потока индуктора 4, был аналогичен гармоническому составу ЭДС, вызванному магнитными потоками рассеивания индуктора 1. Указанное условие достигается при равенстве или кратности числа по люсов 2 индуктора 1 и числа полюсов ъ индуктора 4. Для фазовой и амплитудной настройки ЭДС индуктор 1 датчика скорости при постоянной скорости вращения ротора б смещается в угловом и аксиальном направлениях с помощью винтов 13, установленных в корпусе 12. При этом контроль фазы и амплитуды пульсаций ЭДС производится на экране осциллографа путем подключения обмотки 11 к осциллографу. Угол смещения индуктора, в пределах которого пульсация ЭДС может быт уменьшена до минимума, равен полюсному делению датчика ускорений. После достижения минимального уровня пульсаций ЭДС измерительной обмотки 11 индуктор 1 жестко фиксируется винтгили 13. В связи с тем, что неоднородность разных стаканов неодинакова как в активной части, так и в зоне вылета, то компенсация пульсаций ЭДС осуществляется в каждом.случае индивидуально. Использование потоков рассеяния, датчика скорости для компенсации пульсаций.выходной ЭДС датчика ускорения не влияет на измерительные свойства датчика скорости и датчика ускорения, faK как, во-первьк, магнитный поток рассеяния датчика скорости составляет не более 3-5% от потока датчика ускорения, во-вторых, этот поток действует на длине стакана, которыйсоставляет не более 10% от его активной длины, т.е. токи в зоне стакана от действия потоков рассеяния индуктора датчика скорости незначительны по сравнению с токами в его активной части, от потока индуктора датчика ускорения, но уровень пульсаций токов в активной зоне стакана компенсируется созданием соответствующего уровня пульсаций токо в зоне вылета. Использование предлагаемой конструкции устройства для измерения угловой скорости и ускорения позволяет уменьшить уровень низкочастотных пульсаций выходного сигнала датчика ускорения. Кроме того, в предлагаемой конструкции расстояние между индукторами датчика скорости и датчика ускорения необходимо не увеличивать, а уменьшать, так как чем ближе индуктор датчика скорости расположен к тонкостеннс 1у стакану, тем больше влияние полей рассеяния на ЭДС ротора и тем больше .эффект компенсации низкочастотных пульсаций в измерительной обмотке датчика ускорения. Уменьшение расстояния мезвду индукторами приводит к уменьшению длины устройства.

12

15

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ t УГЛОВОЙ СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ,содержащее последовательно установленные в корпусе соосно с валом индуктор датчика скорости и индуктор датчика ускорения, измерительную обмотку, размещенную на индукторе датчика ускорения, закрепленный на валу ротор, состоящий из якоря с обмоткой, расположенного в индуктора дат чика скорости, и электропроводного стакана, расположенного в зазоре индуктора датчика ускорения, отличающееся тем, что, с целью .повышения точности измерения за счет уменьшения величины пульсаций ЭДС датчика ускорения, число полюсов индуктора датчика скорости равно или кратно числу полюсов индуктора датчика ускорения, а индуктор датчика с 3 скорости установлен с возможностью поворота и аксиального смещения от(/) носительно индуктора датчика ускорения. О а 00 00 со: