Устройство для измерения угловых ускорений

союз советснихСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 Р 15 1 госудАРственный ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОМИТЕТ СССР Й И ОТНРЫТИ ЕН 1 ОПИСАНИЕ ИЗОК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(46) 15.08.83. Бюл. Р 30 .72) Ю.И. Ъртман, И.Е. Каган, Л.Б. Масандилов и Ю.ПСумароков 71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергети ческий институт и Всесоюзный научно исследовательский институт радиотехники(56) 1. Авторское свидетельство ССС В 387287, кл. С 01 Р 15/02, 1971,2. Авторское свидетельство СССР 9 390453, кл. С 01 Р 15/02, 1971.3, Авторское свидетельство СССР М 409135, кл. С 01 Р 15/08, 1972 (прототип). 54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ, содержащее инерционный диск, соосный с валом и соединенный с ним через упругий элемент жестко закрепленные на валу власти-.ны с изолированными от него проводящими поверхностями, которые образуют с проводящей поверхностью закрепленного на диске плоского элемен та емкостной преобразователь, о тл н ч а ю щ 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 диски жестко соединены с валом и изолированы от него а плоский эле-. мент инерционного дйска расположен между пластинами дополнительных дисков с одинаковым зазором.Изобретение относится к измерению параметров вращательного движения,Известен бесконтактный датчикугловых ускорений инерционноготипа с электромагнитной пружиной 1. 5Однако инерционная масса такогодатчика содержит элементы электромагнитной системы и является поэтому сравнительно большой, что ограничивает частоту собственных колебаний ОупруГой системы и увеличивает инерционность работы датчика.Известен также бесконтактныйдатчик угловых ускорений инерционного типа, содержащий специальныеиндукционный и моментный датчики 2),Недостатком такого устройстваявляется его малое быстродействиев работе, обусловленное сравнительно большой величиной момента инерции инерционного диска и инерционностью электромагнитной пружины,датчика,Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения угловых ускорений, которое содержит инерционный диск, соосныйс валом и соединенный с ним черезупругий элемент, жестко закрепленную на валу пластину с изолированнойот него-токопроводящей поверхностью, 30которая образует с проводящей поверхностью закрепленного на дискеплоского элемента емкостной преобразователь 3,Однако известное устройство характеризуется относительно низкойстабильностью работы, проявляющейсяв зависимости девиации емкости измерительного преобразователя от изменения внешних условий: темпера Отуры, влажности, давления, вибрации и т.д.Цель изобретения - повышениеточности измерения.Поставленная цель достигается 45тем, что в устройство для измеренияугловых ускорений, содержащее инерционный диск, соосный с валом исоединенный с ним через упругий элемент, жестко закрепленные на валупластины с изолированными от негопроводящими поверхностями, которыеобразуют с проводящей поверхностьюзакрепленного на диске плоского элемента емкостной преобразователь,введены дополнительно два соосноустановленных диска с пластинами,расположенными равномерно по окружности каждого из них, при этом диски жестко соединены с валом и изолированы от него, а плоский элемент 60инерционного диска расположен межжу пластинами дополнительных дисков с одинаковым зазором.На фиг. 1 представлена конструкция устройства; на фиг. 2 - разрез 65 А-А на фиг. 1; на Фиг. 3 - электрйческая 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- . полнены одинаковыми и жестко связаны с валом 1, а также изолированы от него посредством изоляционных дисков б 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 образует с расположенными вблизи от него с одинаковыми зазорами двумя пластинами принадлежащими крайним дискам 3 и 4 и являющимися пластинами 9 ) дифференциальный емкостной преобразователь. 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 устройствефиг. 1) состоят из двух последовательно соединенных конденсаторов 10 и 11, показанных на Фиг. 3, Эти конденсаторы подключены к измерительному 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 изменяет,ся, вызывая 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 возрас1035523 15 Составитель Н. МараховскаяРедактор В. Ковтун Техред М,Тепер Корректор В. Бутяга Заказ 5825/46 Тираж 873ВНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб ПодписноСССРд. 4/5 илиал ППП "Патент жгород, ул. Проектная тает, а другого - уменьшается. Всвою очередь, изменение емкостиемкостного преобразователя используется для изменения частоты электрических сигналов в цепи измерительнрго преобразователя 12. Такимобразом, измеряемое угловое ускорение вала 1 преобразуется в изменение 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 устройствевредного влияния центробежных сили обеспечением при серийном техноЛогическом процессе производства более стабильного и одинакового на чального воздушного зазора междуобкладками отдельных преобразователейсоставляющих многоэлементный диФФеренциальный емкостной преобразователь. Кроме того, так как конструк ция содержит меньшее количество деталей и является поэтому более простой в изготовлении и сборке, то умень,шается стоимость устройства, особенно в случае, выпуска большой партииакселерометров.