Вибрационный датчик угловой скорости Советский патент 1975 года по МПК G01P9/04 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения параметров движения.

Известны вибрационные датчики угловой скорости, содержащие тонкостенный цилиндрический резонатор, магнитопровод с обмотками возбуждения первичной и вторичной волн, подключенными к выходам соответствующих усилителей, и узел съема сигнала.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения-достигается тем, что в предлагаемом датчике узел съема сигнала выполнен в виде охватывающего резонатор цилиндрического емкостного преобразователя с равномерно расположенными и чередующимися м-ежду собой по внутренней поверхности пластинами съема первичной и вторичной волн; при этом пластины для каждой из волн смещены одна относительно другой по оси цилиндра на 90° и подключены по дифференциальной мостовой схеме ко входам соответствующих усилителей.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема вибрационного датчика угловой скорости; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема.

Вибрационный датчик угловой скорости содержит тонкостенный цилиндрический резонатор 1 (фиг. 1), который делит внутреннюю полость прибора на камеру высокого давления 2 и камеру низкого давления 3; магнитопровод

4, на котором расположены обмотки возбуждения и подмагничивания 5, дифференциальный емкостный преобразователь 6 в виде цилиндра, по внутреннему диаметру которого вдоль образующих равномерно по окружности размещено 2п пластин 7, где п - число полуволн стоячей волны, образующих совместно с поверхностью резонатора конденсаторы 8 и 9 (фиг. 2), включенные в соседние плечи измерительного моста постоянного тока 10, измерительная диагональ которого подключена на вход усилителя первичной волны И, и конденсаторы 12 и 13, включенные в соседние плечи измерительного моста постоянного тока 14, измерительная диагональ которого подключена на вход усилителя вторичной волны 15.

Конденсаторы размещены так, что пластины, расположенные над полюсами магнитопровода, соответствуют пучностям стоячей волны, а пластины, расположенные между полюсами магнитопровод а, соответствуют пучностям вторичной волны или узлам первичной волны.

Обмотка возбуждения первичной волны 16 и обмотка возбуждения вторичной волны 17 подключены к выходам соответствующих усилителей; обмотка подмагничивания 18, последовательно с которой подключен дроссель 19, подсоединена к источнику постоянного тока 20. Фазовый детектор 21 подключен к выходам усилителей.

Датчик работает следующим образом.

Обмотка возбуждения первичной волны 16, вызывая колебания тонкостенного резонатора 1, образует стоячие волны но круговому сечению цилиндра.

Колебания резонатора вызывают противофазные колебания электрического поля на пластинах 7, находящихся над пучностями первичной стоячей волны. В результате этого в диагонали измерительного моста постоянного тока 10 появляется напряжение, которое поступает на усилитель 11. Таким образом организуется система самовозбуждения первичной волны.

Система усиления вторичной волны работает аналогично системе усиления первичной волны. При этом коэффициент обратной связи в системе усиления вторичной волны изменяется потенциометром 22 так, чтобы исключить возможность самовозбуждения.

При вращении датчика с колеблющимся резонатором 1 вокруг его измерительной оси с постоянной угловой скоростью под действием Кориолисова ускорения в материале резонатора смещается стоящая волна. Теперь она представляет собой суперпозицию двух сдвинутых в пространстве на четверть периода первичной и вторичной стоячих волн.

Напряжение, снимаемое с выхода усилителя первичной волны И, поступает на один из входов фазового детектора 21 в качестве опорного, а напряжение, снимаемое с выхода усилителя вторичной волны 15,-в качестве сигнала. На выходе фазового детектора 21 получается сигнал постоянного тока, величина которого пропорциональна угловой скорости вращения прибора вокруг измерительной оси, а полярность - направлению вращения.

Дроссель 19 ограничивает переменную составляющую в цепи обмотки подмагничивания 18.

Предмет изобретения

Вибрационный датчик угловой скорости, содержащий тонкостенный цилиндрический резонатор, магнитопровод с обмотками возбуждения первичной и вторичной волн, подключенными к выходам соответствующих усилителей, и узел съема сигнала с пластинами, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в нем узел съема сигнала выполнен в виде охватывающего резонатор цилиндрического емкостного преобразователя с равномерно расположенными и чередующимися между собой по внутренней поверхности пластинами съема первичной и вторичной волн, при этом пластины для каждой из волн смещены одна относительно другой по оси цилиндра на 90° и подключены по дифференциальной мостовой схеме ко входам соответствующих усилителей.