Вибрационный датчик угловой скорости Советский патент 1978 года по МПК G01P9/04 

Изобретение относится к гироскопическим приборам, предназначенньш для измерения угловой скорости вращения. Известны вибрационные датчики угловой корости, в которых в качестве чувствительного элемента применяется цилиндрический резонатор, выполненный из магнитострикционного или пьезоэлек трического материала, или же из однородного сплава пьезоэлектрического и феррсялагнитного материалов { 1 Наиболее близким по технической сущности к предложенному является вибрационный датчик, содержащий тонкий цилиндрический резонатор, магнито провод с обмотками возбуждения первич ной и вторичной волны, подключенными к выходам соответствующих усилителей, и уз.ел съёма сигнала, выполненный в виде цилиндрического емкостного преоб разователя . Пластины емкостного преобразователя подключены ко входу соот ветствующих усилителей по дифферен.циальной мостовой схеме 2. Недостатком таких датчиков является недостаточная чувствительность. Цель изобретения - повышение чувст вительности вибрационного датчика угловой скорости. Это достигается тем, что в вибрационном датчике, содержащем тонкостенный цилиндрический резонатор, устройство возбуждения колебаний, емкостный преобразователь, усилители первичной и вторичной волн, узлы съема сигнала выполнены в виде двух высокочастотных двухтактных генераторов, в колебательные контуры кото- ; рых введены переменные емкости емкостных преобразователей по дифференциальной схеме, образуя измерительные мосты, в диагонали которых .подключены усилители первичной н вторичной волн. Применение высокочастотных двухтактных генераторов в сочетании с емкостным датчиком позволяет исключить источник постоянного тока с высоковольтным напряжением (до 300 В). устранить электрический пробой, так как емкостный преобразователь в этом случае зачитываетдя от источника постоянного тока напряжением до 27 В, которым запитывается и усилитель. В результате можно значительно уменьшить зазор между резонатором и пластинами емкостного датчика, повысив,тем самым чувствительность устройства.

На чертеже дэда-.рринципидльная схема емкостного преобразователя на высокочастотном генераторе.

Он собран на двух полевых транзисторах ;V| и Vj . Колебательный контур генератора, включенный между .затворами транзисторов, состоит из последовательно соединенных катушек индуктивности LJ и f конденсаторов переменной емкости С и С , образованных неподвижными пластинами емкостного датчика и тонким цилиндрическим резонатором, который представляет подвижную пластину конденсаторов С и С 2 . Сопротивления нагрузки цепи стока , и Кэ вместе с внутренними сопротивлениями полевых транзисторов Ri и ftf образуют измерительный мост, в диагональ моста симметрично через фильтр подключен усилитель,°

Параметры емкостногопреобразователя подобраны так, что при отсутствии колебаний емкости С и С равных, резонансные частоты обеих половин равны. В этом случае напряжения на затворах транзисторов V, и VA будут одинаковы и при равенстве сопротивлений вну тренние сопротивления транзисторов К( и сравняются. Мост уравновешивается и на входе усилителя напряжение равно нулю. При колебаниях резонатора величина емкости конденсаторов С и С j. Оудет меняться. При увеличении емкости С.за счет изменения зазора при колебаниях резонатора, емкость Cg

уменьшится на ту же величину. Напряжение на затворах транзисторов V и V2 соответственно изменяется, баланс моста нарушается. Через диагональ потечет ток и на входе усилителя появится напряжение, пропорциональное амплитудеi колебаний резонатора.

Фильтр Ф преобразователя подбирает ся так, что пропускает только низкочастотные колебания резонатора 2-20 кГц. Частота генератора 5-10 мгГц.

Формула изобретения

Вибрационный датчик угловой скорости, содержшций тонкостенный цилиндрический резонатор, устройство возбуждения колебаний, емкостный преоб разователь, усилители первичной и вторичной волн, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности, в нем узлы съема сигнала выполнены в виде двух высоко частотных двухтактных генераторов, в колебательные контуры которых введены переменные емкости емкостных преобразователей по дифференцисшьной схеме образуя измерительные мосты, в диагонали которых подключены усилители первичной и вторичной волн.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент ОНА 3408872, кл. 73-505, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР 456208, кл. GOI Р 9/04, 1972.

НИп

ГТ) т11-с

нн

нн

m

-CZb1