Датчик углового ускорения

1151Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к измерению угловых ускорений вращающихся деталей машин и механизмов.Известно устройство, содержащее асинхронный тахогенератор с .полым немагнитным ротором, обмотка возбуждения которого соединена через вентиль с источником переменной ЭДС, а выходная обмотка подключена к вко- О дам фильтров низших и высших частот. В выходной обмотке, расположенной под 900 к обмотке возбуждения, наводится ЭДС, содержащая информацию об угповой скорости и угловом ускорении 111.Недостатком этого устройства яв - ляется низкая точность измерения углового ускорения, вызванная частотными и фазовыми искажениями фильтров. 20Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик углового ускорения, содержащий статор с двумя обмотками, оси которых сдвинуты одна по отношению к 25 другой на 90 эл.град. Одна обмотка является обмоткой возбуждения, расположЕна на продольной оси статора и запитывается постоянньм током, а с другой - сигнальной обмотки30 снимается полезный сигнал. Ротор датчика выполнен в виде полого цилиндра из немагнитного материала 2.Однако указанному устройству присущ недостаток, заключающийся в су -35 щественной зависимости коэффициента пропорциональности между измеряемымугловым ускорением вала и выходнымнапряжением от величины угловой скорости вала, что приводит к большой 40погрешности в измерении углового ускорения, осуществляемого в диапазонеугловых скоростей,Цель изобретения - повышение точности измерения угловых ускоРений 45и расширение рабочего диапазона угловых:. скоростей,Указанная цель достигается тем, что в датчике углового ускорения, 50содержащем статор с обмоткой возбуждения, расположенной по его продольной оси,и сигнальной обмоткой, расположенной по его поперечной оси, а также полый немагнитный ротор, в55 него введена дополнительная статорная , обмотка расположенная на продольной оси статора, причем дополнительнаяется выражением Е = к ВЕ где к - постоянная датчиками,В - коэффициент нелинейности;- измеряемое угловое ускорение.Коэффициент нелинейности зависит от угловой скорости вращения ротора со, индуктивности контура вихревых токов Ь, активного сопротивления этого контура Н и коэффициента эффек тивности продольной фазы сигнальной обмотки 1 в соответствии с выражением: Ь=сбь Ыф (соз 20 с+ 1%20 ),Ы:оЦ.С 1 ив Ьгде 2 2.Л=1ш % 889обмотка соединена последовательнос сигнальной обмоткой.На чертеже представлена электрическая схема датчика угловых ускорений,Датчик содержит статор 1, на котором по продольной оси датчика иего поперечной оси размещены фазы2 и 3 сигнальной обмотки соответственно, а также обмотка 4 возбуждения.Фазы 2 и 3 сигнальной обмотки соединены между собой последовательно.В датчик входят также полый ротор 5из немагнитного материала и неподвижный сердечник 6,Устройство работает следующим образом.Вал ротора 5 датчика соединяетсяс валом исследуемого объекта, обмотка 4 возбуждения запитывается постоянным током. Нри вращении ротора 5с угловой скоростью ы в магнитномполе возбуждения статора 1 в его материале возникают контуры вихревых токов, зависящие от проводимости материала ротора и индуктивности контура.В свою очередь, вихревые токи создают магнитный поток, пронизывающийсигнальные обмотки 2 и .3 статора 1,причем поток этот при ускоренном вращении ротора оказывается переменным,в связи с чем при ускоренном вращении ротора на измерительной обмоткенаводится ЭДС, пропорциональная измеряемому ускорению.ЭДС Е выходной обмотки определяСоставитель Г. ГруздевТехред С.йовжий Корректор М,Максимишинец Редактор Р.Цнцика Заказ 2314/34 Тираж 897 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ы М со- соответственног т э зчисла витков и обмоточные коэффициенты фаз 2 и 3 сигнальных обмоток.Анализ выражения для коэффициента нелинейности показывает что при отсутствии фазы 2 сигнальной обмотки (3 = О), коэффициент нелинейности монотонно снижается от максимального значения при нулевой угловой скорости к минимальному значению на верхней границе рабочего диапазона угловых скоростей, при этом разница в значениях коэффициента нелинейности на границах диапазона угловых скоростей оказывается значительной.Введение дополнительной обмотки снижает коэффициент нелинейности на нижней границе диапазона угловых скоростей и увеличивает его на 151889 4верхней границе, уменьшая таким образом разницу между минимальным имаксимальным значениями этого коэффициента в рабочем диапазоне угловых Б скоростей. Определенному конструктивному выполнению датчика и диапазону рабочих угловых скоростей соответствует оптимальное значение коэффициента эффективности продольной 1 О оси сигнальной обмотки, при которомизменение коэффициента нелинейностИбудет минимальным.Таким образом, введение дополнительной обмотки в статор датчикаугловых ускорений позволяет уменьшитьнелинейность преобразования, повышая тем самым точность преобразования, а при конкретном допустимомзначении нелинейности - расширить щ рабочий диапазон угловых скоростей,сопутствующих измеряемым угловым