Устройство для измерения угловой скорости и ускорения

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Я СВИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Львовский ордена Ленина политехнически й институт им.Ленинского531 77 088 8)о ское свидетельство СССР,(5 б) 1, Авт рскоеВ 480017,тромеханическо 2. Разр аботка электрускорения.го датчика ск рко ости и077399, Львов,9 госрегистрт ации 71Львовский политеххнически1975 (прототип) .(54) ( 57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯУГЛОВОИ СКОРОСТИ И УСКОРЕН ИЯ содержастановленныещее последовательно ув корпупусе соосно с валом индуктор(50 6 01 Р 3 446 01 Р 153 датчика скорости и индуктор датчика скорения, измерительную обмотку, размещенную на индукторе датчика ускорения, закрепленный на валу ротор, состоящий из якоря с обмоткой, расположенного в зазоре индуктора дате чика скоросрости и электропроводного стакана, расположенного в зазоре индуктора датчика ускорения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью по вышения точности измерения за,счет меньщення величины пульсац ЦийЭС датчика ускорения, числуменьщо полюсов индуктора датчика скорости равно или кратно числу полюсов инду ктора датчика ускорения, а индукт р до атчикаСстановлен с возможностью скорости устанм ения отповор ота и аксиального смещ нос ительно индуктора датчи ука скорения.Изобретение относится к иэмери"тельной технике и.может быть использовано при измерении угловых скорос"тей и ускорений.Известен датчик угловых скоростейи ускорений, содержащий электропро-. 5водящий ротор, расположенный в зазоре магнитопровода 13.Указанная конструкция датчика непозволяет одновременно измерять угловую скорость и ускорение, так как .при питании обмоток возбуждения постоянным токоМ датчик работает в ре"жиме измерения ускорения, а при питании обмоток возбуждения переменнымтоком - в режиме измерения скорости,что сужает функциональные возможности датчика,Наиболее близким к предлагаемомуустройству по технической сущностии достигаемому результату являетсяустройство для измерения угловой 20скорости и ускорения, содержащее ин, дуктор датчика скорости и индуктордатчика ускорения, в зазоре которыхвращается ротор, состоящий из якорядатчика скорости и электропроводя-25щего тонкостенного стакана датчикаускорения Г 21Йедостатками указанного устройства являютсяувеличение величиныпульсаций ЭДС датчика угловых уско- З 0рений, вызванных неоднородностьюэлектропроводимости материала стакана в зоне вылета его лобовой частипод влиянием магнитных потоков рассеяния датчика скорости и невоэможность компенсировать пульсации ЭДСдатчика ускорений без применениядополнительных устройств при нарушении однородности электропроводимостив активной зоне стакана. 40Для уменьшения влияния магнитныхпотоков рассеяния индуктора датчикаскорости на величину пульсаций ЭДСдатчика ускорения необходимо увеличить расстояние между индуктором,датчика скорости и вылетом лобовойчасти стакана или установить магнитный экран на индукторе датчика скоростиаПервое обстоятельство приводит кувеличению габаритов датчика, а второе - усложняет его конструкцию и,кроме того, шунтирует не только магнитные потоки расстояния, но и частьосновного потока, что приводит куменьшению выходного сигнала датчика скоростей.Кроме того, ни увеличением расстояния между индуктором и вылетомротора, ни применением магнитногоэкрана невозможно уменьшить пульсации 60ЭДС датчика усМорений, причиной которых является неоднородность проводиости ротора в его активной зонеЦель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения величины пульсаций ЭДС датчика ускорения,Указанная цель достигается тем,что в устройстве для измерения угловой скорости и ускорения, содержащемпоследовательно установленные в кор"пусе соосно валу. индуктор датчикаскорости и индуктор датчика ускорения, измерительную обмотку, размещенную на индукторе датчика ускорения, закрепленный на валу ротор, состоящий иэ якоря с обмоткой, расположен- ного в зазоре индуктора датчика скорости, и электропроводного стакана, расположенного в зазоре индуктора датчика ускорения, число полюсов индуктора датчика скорости равно или кратно числу полюсов индуктора датчика ускорения а индуктор датчика скорости установлен с возможностьюповорота и аксиального смещения относительно индуктора датчика ускорения,На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; нафиг.2 - вертикальный ступенчатый разрез А-А на фиг.1.Устройство для измерения угловой скорости и ускорения содержит индуктор 1 датчика скорости с полюсами 2 и щеточной траьерсой 3, индуктор 4 датчика ускорения с полюсами 5, В зазоре индукторов 1 и 4 расположен ротор 6, состоящий иэ якоря 7 с обмоткой 8 и коллектором 9 датчика скФрости и электропроводящего тонкостенного немагнитного стакана 10 датчика ускорения, На индукторе 4 находится измерительная обмотка 11 датчика уско 1.ения.Индуктор 1. датчика скорости и индуктор 4 датчика ускорения установлены в корпусе 12. Индуктор 1 фиксируется в корпусе винтами 13.При вращении ротора б с постоянной скоростью в обмотке 8 якоря датчика скорости под действием магнитного потока индуктора 1 возникает ЭДС, пропорциональная скорости вращения. При постоянной скорости вращения выходной сигнал измерительной обмотки 11 датчика ускорения должен быть равным нулю.При изменении скорости вращения, т.е. при появлении ускорения, в измерительной обмотке 11 под действием магнитного потока индуктора 4 возникает сигнал, пропорциональный ускорению.В обоих случаях вращения ротора б - с постоянной или переменной скоростью - в тонкостенном стакане 10 при нарушении однородности его проводимости по расточке и длине возникает пульсирующая ЭДС, вызванная магнитным потоком индуктора 4 датчика ускорений и магнитными потоками оассеяния индуктора 1 датчика скорости. Пульсация ЭДС стакана 10 вызывает в нем соответствующий пульси.рующий ток, который создает в индукторе 4 датчика ускорений магнитныйпоток, а последний наводит в измерительной обмотке 11 датчика ускоренийЭДС, пропорциональную пульсации тока в стакане 10, что создает погреш"ность измерения угловых ускорений.Так как пульсация ЭДС в сигнальнойобмотке 11 обусловлена двумя независимыми магнитными потоками (потокоминдуктора 4 датчика ускорения и потоком индуктора 1 датчика скорости),действующими в разных зонах стакана10 (активная зона и вылет лобовой 5части), то, создав необходимые условия в этих зонах, можно взаимноскомпенсировать влияние неоднородности проводимости на уровень пульсации ЭДС. Для уменьшения величиныпульсаций ЭДС измерительной обмотки11 датчика ускорения, необходимоуменьшитьпульсацию потока ф , создаваемого токами стакана 10.,Цляэтого необходимо, чтобы гармонический состав пульсациЯ ЭДС стакана 10,возникающий при воздействии магнит"ного потока индуктора 4, был аналогичен гармоническому составу ЭДС,вызванному магнитными потоками рас"сеивания индуктора 1,30Указанное условие достигаетсяпри равенстве или кратности числа полюсов 2 индуктора 1 и числа полюсовиндуктора 4. Для фазовой и амплитудной настройки ЭДС индуктор 1.датчика скорости при постоянной скорос-.ти вращения ротора б смещается в угловом и аксиальном направлениях спомошью винтов 13, установленных вкорпусе 12. При этом контроль фазы и 40амплитуды пульсаций ЭДС производитсяна экране осциллографа путем подключения обмотки 11 к осциллографу. угол смещения индуктора в пределах которого пульсация ЭДС может бытьуменьшена.до минимума., равен полюсному делению датчика ускорений. После достижения минимального уровня пульсаций ЭДС измерительной обмотки 11 индуктор 1 жестко фиксируется винтами 13.8 связи с тем, что неоднородность разных стаКанов неодинакова как в активной части, так и в зоне вылета, то компенсация пульсаций ЭДС осуществляется в каждом. случае индивидуально.Использование потоков рассеяния. датчика скорости для компенсации пульсаций выходной ЭДС датчика ускорения не Влияет на измерительные свойства датчика скорости и датчика ускорения, Фак как, во-первых, магнитный поток рассеяния датчика скорости составляет не более 3-5 от потока датчика ускорения, во-вторых, этот поток действует на длине стакана, который составляет не более 10 от его активной длины, т.е. токи в зоне стакана от действия потоков рассеяния индуктора датчика скорости незначительны по сравнению с токами в его активной части, от потока индуктора датчика ускорения, но уровень пульсаций токов в активной зоне стаха. на компенсируется созданием соответствующего уровня пульсаций токов в зоне вылета.Использование предлагаемой конструкции устройства для измерения угловой скорости и ускорения позволяет уменьшить уровень низкочастотных пульсаций выходногО сигнала датчика ускорения. Кроме того, в предлагаемой конструкции расстояние между индукторами датчика скорости и датчика ускорения необходимо не увеличивать, а уменьшать, так как чем ближе индуктор датчика скорости расположен к тонкостенному стакану, тем больше влияние полей рассеяния на ЭДС ротора и тем больше .эффект компенсации низкочастотных пульсаций в измерительной обмотке датчика уско. рения. Уменьшение расстояния между индукторами приводит к уменьшению длины устройства.1068813 И. Полунинаце Корректор О. Тигор Составите Техред О. ор Р. Цицика Закаэ 11453/38 Патент, г, Ужгород, ул. Проектная,Филиал ППП Тираж ВНИИПИ Госу по .делам 13035, Москва, 23рственного кзобретейий и-35, Раушска Подписноеомитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5