Дважды интегрирующий акселерометр

ОП ИСАЙ И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ 488142 Союз Советских Социалистических Республик) Дополнительн авт. свид-ву 22) Заявлено 14.06.73 (21) 1932232/18-10 5,08 51) Ч Кч рисоединением явкиовета Министров ССС по делам изобретении Бюллетень38 писания 13.04.76 публиковано 15,10.7Дата опубликования 53) УДК 531.781(088 и открыт 72) Авторы зобретени Н. А. Пыхов Ленинградский институт точной механики и оптики) Заявител 54) ДВАЖДЫ ИНТЕГРИРУЮЩИ Л ЕРОМЕТР области измерибыть применено в селенедо- алой ра.Датчи нен в ви нения м 1, конден сударственныи комитет (23) Приоритет Изобретение относится ктельной техники и можетакселцрометрах.Известные дважды интегрирующие ак рометры по принципу Байкова обладают статочной точностью, в частности из-за ь чувствительности датчика угла.Для увеличения точности в предлагаемом акселерометре датчик угла выполнен в виде оптической системы, содержащей последовательно установленные источник света, конденсатор, первый растр с объективом, подвижное и неподвижное зеркала, укрепленные под углом 45 к оси статора, объектив со вторым растром, два фотодиода, подключенных по дифференциальной схеме на вход интегрального усилителя, и модулятор, причем плоскости растров расположены между собой под углом 90" и под углом 45" к оси статора, оптические оси объективов параллельны и расположены под углом 90 к оси статора, а фотодиоды равноудалены от второго растра и их чувствительные плоскости расположены под углом 90 один к другому.На чертеже изображена схема акселеромет. к нулевого положения статора выпол де оптического измерителя угла отклоятника и состоит из источника света сора 2, первого растра 3, находящегося в фокальнои плоскости и расположенного под углом 45 и оптической осн первого объектива 4, создающего параллельный пучок лучей, подвижного и неподвижного зеркал 5 и 6, установленных под углом 45 к оптической оси второго объектива /, строящего изображение первого растра в плоскости второго растра 8, который аналогичен первому и представляет собои систему параллельных чередующихся прозрачных и непрозрачных полос равной ширины, двух фотодиодов 9 и 10, соединенных по дифференциальной схеме, расположенных под углом 90 один к другому и равноудаленных от второго растра 8, На первый фотодиод 9 попадает свет, прошедший прозрачные полосы второго растра 8, а на второй - отраженный от непрозрачных полос этого растра. Подвижное зеркало, обеспечивающее смещение изображения первого растра 3, закреплено на оси подвеса статора,Усилительное устройство состоит из инте.т 1 рального усилителя 11 с большим коэффициентом усиления и выходного усилителя 12, работающего в режиме ключа и обеспечиваю щего периодическое изменение фазы управля.ющего напряжения на 180=. Статор двигателя 13 подвешен на оси 14 с маятником 15. Внутри статора находится ротор 16. Усилитель 12 подключен к трансформатору питания 17 и ЗО управляющей обмотке 18 двигателя.Прибор работает следующим образом.При установке дважды интегрирующего акселерометра на стабилизированное горизонтальное основание и при отсутствии ускорения подвижное зеркало 5 установлено таким образом, что изображение первого растра 3 смещено относительно второго растра 8 на половину полосы растра. В силу свойства авто- колебательных систем статор и ротор совершают колебания относительно положения равновесия, соответствующего отвесному положению маятника. При смещении изображения первого растра 3 относительно второго растра 8 на величину, больше половины полосы растра с фотодиодом, снимается сигнал определенной полярности и поступает на вход интегрального усилителя 11, выходной сигнал которого можно рассматривать как коммутирующее напряжение для выходного усилителя 12, использующегося как прерыватель тока в цепи управляющей обмотки 18 микродвигателя. При наличии напряжений на обмотке возбуждения 18 к ротору 16 прикладывается момент, под воздействием которого он начинает вращаться, Статор двигателя 13 за счет реакции на разгон ротора вращается в противоположную сторону до тех пор, пока изображение первого растра 3 не сместится относительно второго 8 на ту же величину, но в противоположную сторону. С фотодиодов 9, 10 снимается сигнал противоположной полярности, что приводит к изменению фазы на 180 управляющего напряжения. Изменяется сторона вращения ротора и статора, они будут совершать симметричные колебания с большой частотой и малой амплитудой.Таким образом, оптический измеритель, наряду с задачей определения угла отклонения маятника, совместно с усилительным устройством обеспечивают бесконтактную коммутацию управляющего напряжения по релейной характеристике и этим самым автоколебательный режим работы микродвигателя. Средняя составляющая от моментов ротора и статора равна нулю,При ускорении движущегося объекта, на котором установлен акселерометр, происходит нарушение симметрии колебаний ротора и соответственно статора с эксцентричным грузом. Появляется постоянная составляющая момента реакции ротора на статор и уравновешивается момент от сил инерции, Для постоянных составляющих имеется следующее равенство моментов Мз=Мр=тУ=та, Где Мз - моОмент реакции ротора на статор, Мр - момент, приложенный к ротору, Мт - момент сил инерции, т - масса маятника, а - ускорение движущегося. объекта, 1 - плечо маятника.О10 За счет момента Мд ротор вращается с усков о)рением, на основании равенства момена 1жтов можно записать ать=1, где 1 - мо 15Жмент инерции ротора, о - средняя угловаяскорость вращения ротора,Интегрируя последнее вращение дважды пот 1 т 1времени, получим: а= У Р 5, где20У - скорость движения объекта, 5 - координата или путь, пройденный объектом,р - угол поворота ротора относительно статора. Угол поворота вала двигателя пропорционален пройденному расстоянию. Формула изобретенияДважды интегрирующий акселерометр, со- ЗО держащий двигатель, статор которого подвешен с маятником на оси в опсрах корпуса, датчик угла поворота статора относительно корпуса, связанный через усилитель с обмоткой управления двигателя, о т л и ч а ю щ и й с я З 5 тем, что, с целью увеличения точности, датчикугла выполнен в виде оптической системы, содержащей последовательно установленные источник света, конденсор, первый растр с объективом, подвижное и неподвижное зеркала, 40 укрепленные под углом 45 к оси статора,объектив со вторым растром, два фотодиода, подключенных по дифференциальной схеме на вход интегрального усилителя, и модулятор, причем плоскости растров расположены меж ду собой под углом 90" и под углом 45 к осистатора, оптические оси объективов параллельны и расположены под углом 90 к оси статора, а фотодиоды равноудалены от второго растра и их чувствительные плоскости рас положены под углом 90 один к другому.488142 Составитель Р, АлександровТехред 3. Тараненко Корректор М. Лейзерман Редактор Н. Коган Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 573/10 Изд. ЛЪ 1892 Тираж 902 По тписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретении и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5