Угловой акселерометр Советский патент 1985 года по МПК G01P15/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь вано для измерения угловых ускорени подвижных объектов. , Известен угловой акселерометр с силовым уравновешиванием и электрическим демпфированием, подвес инерционной массы которого выполнен на торсионе, собранном из плоских упру гих пластин 1. Недостатком данной констрзпсции акселерометра является наличие темп ратурной погрешности, вызванной изменением механических свойств упругого подвеса. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик вибрации вращающегося вала, содержащий инерционную, массу, установленную на подшипниках качения,, первичный преобразователь перемещения, вторичный преобразователь f2 Действие известного датчика осно вано на свойстве инерционной массы, соединенной мягкими пружинами с вращающимся валом, не воспринимать; изменений скорости вращения вала. Инерционной массой является маховик, установленный на валу с помощью подшипников качения. Относи тельное перемещение маховика и вала воспринимает первичный преобразователь. В данном акселерометре низкая точность измерения из-за небольшой глубины уравновешивания в связи с большим значением собственной частоты подвеса из-за наличия упруг.ой . связи Цель изобретения - повьшение точ ности измерения путем включения упр гой связи. Поставленная цель достигается ,.тем, что в угловом акселерометре, содержащем инерционную массу, установленную на подшипниках качения, первичный преобразователь перемещений, вторичный преобразователь, под шипники размещены по центральной оси многополюсной симметричной магнитной системы, причем тела качения подшипников выполнены из магнитного материала. Точность прибора с силовым уравн вещиванием зависит от глубины уравновешивания, -которая определяется отношением электрической жесткости прибора к механической или отношением квадратов собственных круговых 492 частот всего прибора и подвеса. Глубину уравновешивания желательно всемерно увеличивать. Для приборов с одинаковыми диапазонами измерений величины действующего ускорения и частотными диапазонами измерений глубина возрастает с уменьщением . значения собственной частоты подвеса. На,фиг.1 изображено устройство предлагаемого акселерометра; на фиг,2 - то же, структурная схема. Угловой акселерометр состоит из инерционной массы, включающей в себя диск 1 и ось 2. Б диск 1 Вмонтированы три двухсекционные обмотки 3-5, на нем закреплены три центральных электрода 6 еьжостного преобразователя перемещений. Ось 2 соединена с крьш1ками 7 и 8 с помощью радиальных шариковых подшипников 9. На крьш1ках 7 и 8 размещег ны постоянные магниты 10 по шесть на каждой крьш1ке. На крышке 7 также закреплены три пары баковых электро- дов 11 емкостного преобразователя перемещений и злектронный блок 12 вторичного преобразования. Крышки 7 и 8 закреплены на корпусе 13. Магниты 10 расположены на крышках 7 и 8с равными интервалами по ок-ружности и образуют шесть рабочих зазоров, подшипники 9 установлены , в центре крьш1ек 7 и 8. При установке подшипников 9 их шарики намагничиваются и арратируются в вертикальном и радиальном направлениях, в результате в подшипниках 9 выбираются люфты. Шарики подшипников 9 занимают относительно магнитов 10 положение, изображенное на фиг.1, разрез В-В, в результате чего в связи оси 2 с крьш1ками 7 и 8 возникает зффект магнитной пружины и диск 1 занимает четкое определенное положение. Акселерометр работает следующим образом. При нейтральном положении центральных подвижных электродов 6, расположенных на инерционной массе, кости преобразователя перемещений сбалансированы и выходной сигнал с акселерометра равен нулю. -При воздействии углового ускорен ния диск 1 с электродами 6 смещается,, в результате чего происходит раз- баланс емкостей преобразователя перемещений. Сигнал разбаланса через усилитель 14 и фильтр 15, расположен-

ные в электронном блоке 12, подается на выход и одновременно на обмотку 5 для силового уравновешивания. При изменении углового ускорения в обмотке 3 наводится ЭДС, .дропорциональнал скорости, смещения инерционной массы.

Напряжение ЭДС через усилитель 16 подается на обмотку 4, которая является демпфирующей. .

Магнитный подвес на шариковых подшипниках работает следуклцим образом.

В нейтральном состоянии шарики подшипников 9 находятся в зонах небольшого намагничивания (разрез Б-В, фиг.1).

При воздействии углового ускорения инерционная масса смещается, при этом шарики без проскальзывания

прокатываются по внутренним и наруяг ным кольцам подшипников. При окончании действия углового ускорения шарики под действием магнитного поля возвращаются в нейтральное положение, при этом инерционную массу тоже возвращают в нейтральное положение. При экспериментальной проверке акселерометра магнитная система которого выполнена на кобальтсамариевых магнитах 10 размером ,5x3x7, инерционной массой весом 2 г и подвесом с подшипниками типа 1000901, получена собственная частота угловых колебаний инерционной массы до 12 Гц.

Предложенная магнитная пруткана при увеличении прочности подвеса позволила снизить его собственную частоту и тем самым повысить точность измерения.

УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий инерционную массу, установленную на подшипниках качения, первичный преобразователь перемещений вторичной преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, подшипники размещены по центральной оси многополюсной симметричной магнитной системы, причем тела качения подщипг НИКОВ выполнены из магнитного материала . 5 -нК J &0 30 .t Уу VSM.I г 12