Способ измерения угла поворота и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 012476 1 В 7/30 ОБ Т В, А. Иванов,Попов и А. М. Семи 088.8)др. Датчики контроля ашиностроение, 1965 373, кл, б О 1 В 7/30, ЕНИЯ УГЛА ПОВОВО ДЛЯ ЕГО ОСУосится к контрольно- и может быть испольугла поворота между ектами, образующими Цель изобретения - кого диапазона измеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ПИСАНИЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(57) Изобретение отнизмерительной техникезовано для измерениядвумя связанными объкинематическую пару.расширение динамичес ренин способа измерения угла поворота и реализующего его устройства в сторону низких частот. Устройство для измерения угла поворота содержит два двухкомпонентных линейных акселерометра и схему обработки их сигналов для вычисления угла поворота. Каждый из двухкомпонентных акселерометров установлен на одном из объектов, образующих кинематическую пару, так, что оси его чувствительности расположены перпендикулярно оси относительного поворота кинематической пары, а центр лежит на этой оси. Реализуемый с помощью этого устройства способ заключается в том, что на основе измеренных в двух системах отсчета, жестко связанных с объектами четырех компонент вектора линейного ускорения общей точки кинематической пары определяют с помощью приведенных математических соотношений угол между системами отсчета, соответствующий углу между кинематически связанными объектами. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.(2) Формула изобретения 50 55 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения угла поворота между двумя связанными объектами, образующими кинематическую пару.Цель изобретения - измерение угла поворота между двумя связанными объектами, образующими кинематическую пару, и расширение динамического диапазона измерения всторону низких частот, вплоть до нулевых, Известныйспособ измерения углов поворота основан на двойном интегрировании показаний преофазователя угловых ускорений, связываемого в процессе измерений с контролируемым объектом.На фиг, 1 представлено устройство, реализующее предложенный способ; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема двух систем отсчета, связываемых с контролируемым объектом.Устройство, реализующее способ (фиг. 1 и 2), содержит два кинематически связанных объекта 1 и 2, образующих кинематическую пару, и два двухкомпонентных линейных акселерометра 3 и 4, каждый из которых жестко связан с соответствующим объектом этой пары и схемой обработки сигналов (не показан), с помощью которой осуществляются математические вычисления контролируемого угла.Реализуемый с помощью предложенного устройства способ измерения угла поворота заключается в том, что в образованной двумя кинематически связанными объектами вращательной паре производят измерение вектора линейного ускорения общей точки этой пары, лежащей на оси относительного поворота, одновременно в двух жестко связанных с соответствующими объектами этой пары системах отсчета с(оху) и с" (о"х"у") и на основании имеющих место связей между компонентами вектора линейного ускорения при повороте систем отсчета на уголпоследний определяют по формуламз 1 па"хау - ауахф ах +ау сов = " --- д а, +аФормула (1) основана на известных соот- ношениях а = ахсозр + ау з 1 п а" = ах з 1 п 1 + ау саяр,позволяющих для произвольного вектора а, заданного в некоторой (старой) системе отсчета оху компонентами 1 ах; ау), найти компоненты этого же вектора в новой системе отсчета (о"х"у"), повернутой относительно оху на угол у.В данном способе в качестве вектора а выбирается вектор ускорения точки О 10 15 20 25 30 35 40 45 общей точки плоской вращательной пары кинематически связанных объектов, который одновременно измеряется двумя двухкомпонентными акселерометрами, каждый из которых жестко связан с соответствующим объектом этой пары. Измерительными осями этих двух акселерометров приборно реализуются упомянутые системы координат оху и о"х"у",Устройство работает следующим образом.Каждый из двухкомпонентных,акселерометров (например, может быть использован двухкомпонентный струнный акселерометр 3) жестко крепится на соответствующем объекте пары 1 и 2 таким образом, что его оси чувствительности (оу, ох, о" у", о" х") перпендикулярны оси этой пары (ог, о"г"), а центр лежит на этой оси. Указанные двух- компонентные акселерометры приборно реализуют две системы отсчета с и с", повернутые одна относительно другой на угол р, совпадающий с углом между объектами пары, ось о"г" (ог) при этом является общей и совпадает с осью пары. По измеренным посредством акселерометров компонентам вектора а (линейного ускорения общей точки 0) в каждой из систем отсчета си с" - ах, ау) и 1 а"х, а "у) соответственно в схеме обработки осуществляется расчет. з 1 пр и совпо приведенным формулам (1).Условие ах+ ау = а"х+ афу может использоваться для контроля отказов и грубых промахов данной измерительной системы.Ускорение точки О не связано непосредственно ни с самим углом щ, ни с его изменениями, а определяется характером движения самой этой точки. Более того, в силу принципа своего действия акселерометр всегда измеряет сумму а = Мю + д, где Фю - ускорение точки относительно Земли; у - вектор ускорения силы тяжести. Это означает, что устройство работоспособно и при неподвижной относительно Земли точке 0 (при Рю = о + а = д),Способ и устройство работоспособны как в динамике, так и в статике и позволяют определять фактическое значение относительного угла р взаимного поворота объектов пары как в случае меняющихся значений углов р, так и в случае его установившегося значения, за счет чего расширяется динами,ческий диапазон контролируемых углов. 1. Способ измерения угла поворота, заключающийся в том, что измеряют ускорение, по величине которого определяют искомый параметр, отличающийся тем, что, с целью измерения угла поворота между двумя связанными объектами, образующими кинематическую пару, и расширения динамического диапазона в сторону низних час, 2"фиг СоставРедактор А. Долинич ТехредЗаказ 4108/37 Тираж 6ВНИИПИ Государственнпо делам изобрете13035, Москва, Ж - 35,Филиал ППП Патент, г. У итель Л. И. Верес 70 ого ком ний и о Раушска жгород,уськовКорректор А.Подписноетета СССРткрытийнаб., д. 4/5ул. Проектная, 4 ско тот, измеряют вектор линейного ускорения общей точки кинематической пары одновременно в двух системах отсчета, каждая из которых жестко связана с соответствующим объектом кинематической пары, а угол поворота р определяют по формуламаау - а а81 П = -- т -- -т- а, +а где аи ат - компоненты вектора линейного ускорения в первой системе отсчета; а и ау - компоненты вектора линейногоускорения во второй системеотсчета.2. Устройство для измерения угла поворота, содержащее связываемый с контролируемым объектом в процессе измерений преобразователь ускорения и схему обработкиего сигналов, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде двух двухкомпонентных линейных акселерометров, каж 10 дый из которых установлен на одном из объектов, образующих кинематическую пару,так, что оси их чувствительности расположены перпендикулярно оси относительноповорота кинематической пары, а их центрылежат на этой оси,