Устройство для измерения угловой скорости

(53)5 О 01 Р 09/О Е МЕРЕНИЯ УГледова ль ровА.А. Про интегри метров 15 - 120СССР М.; ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Никитин Е.А, и Балашоварование дифференцирующих ищих гироскопов и акселероМашиностроение, 1969, с,105,Авторское свидетельствоМ 634212, кл. 6 01 Р 9/02, 197 Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам угловой скорости (ДУС) поплавкового типа с бесконтакным подвесом поплавковой камеры (ПК),На фиг.1 приведен попеоечный разрез чувствительного элемента (ЧЭ) ДУС с усилителем подвеса; на фиг.2 - продольный разрез ЧЭ с уСилителем обратной связи; на фиг.3 - блок-схема предложенного устройства; на фиг,4 - вариант схемной реализации предложенного устройства.В ЧЭ ДУС (см.фиг.1) входят гиромотор 1, ПК 2, корпус 3, на внутренней поверхности которого установлены электроды 4-7 и 8-.11 (ца фиг,1 не показаны). К этим электродам подключен усилитель центрирующего устройства (подвеса) 12, Зазор между ПК и внутренней поверхностью корпуса заполнен поддерживающей жидкостью. Датчик момента 13; датчик угла 14 установлены на оси 15, на которой закреплена ПК 2. Цапфы 16,17 установлены на корпусе, они ограничивают перемещения оси 15, Усилитель об(54) УСТРОЙСТ ЛОВОЙ СКОРО (57) Изобретени ной технике и мо измерении углов бретения: устро угловой скорост датчик угловой датчик угла, уси чик момента и в ским подвесом которой устано щий центрирую подвеса. 4 ил. ВО ДЛЯ ИЗСТИе относится к измерительжет быть использовано при ой скорости. Сущность изойство содержит два датчика и, два усилителя, каждый скорости включает в себя литель обратной связи, датыполнен с электростатичепоплавковой камеры, в влен гиромотор, включающие электроды и усилитель ратной связи 18 включен между датчиками 14,13 (см,фиг.2). К выходам ДУС 19 и 20 подключены усилительно-преобразовательные устройства 21,22, выходы которых соединены с соответствующим электродами ДУСов 20 и 19, При этом направления про дольной оси ДУСа 19 совпадает с осью чувствительности ДУСа 20 и наоборот (фиг.3).Выходные каскады усилителя 12 (фиг,4) выполнены на транзисторах 23,24 и 25,26, вкпюченных совместно с источниками тока 27,28, резисторами 2936.по схеме дифференцированного каскада. Выходы этих каскадов через резисторы 37,40 соединены с соответствующими электродами. К входамдифференциальных каскадов подключены усилитель 41 с резисторами 42 - 44, 46-48. В ведение усилительно-преобразовательного устройства выполнено в виде усилителя 49 с резисторами 50,51, вход которого подключен к датчику момента 13.Устройство работает следующим обра 1830484Плавучесть ПК 2 в поддерживающей жидкости близка к нулю. Электростатическим подвесом эа счет формирования усилителем 12 соответствующих напряжений ПК центрируется, Ротор 1, установленный в ПК 2 вращается со скоростью в и имеет кинетический момент Н. При разворотах корпуса вокруг оси 2 с угловой скоростью Й на ПК 2 действует гироскопический момент М = - Н Й, вызывающий поворот ПК 2 вокруг оси Х. Следящая система, образованная датчиками 13,14 и усилителем 18, обеспечивает стабилизацию углового положения оси 15 за счет компенсации гироскопического момента моментом датчика 13, Ток датчика момента 13 пропорционален Й, При разворотах ДУС вокруг оси Х возникающий гироскопический момент вызовет разворот ПК 2 вокруг оси 2, Этот момент компенсируется центрирующим устройством за счет формирования напряжений на электродах, При этом приращения напряжений на электродах 4,7,9,10 одинаковые и противоположны по знаку приращениям напряжений на электродах 5,6,8,11. С помощью устройства 22 на электродах ДУС 19 напряжения на электродах изменяются на величину ЬО= К 1 Й х Момент Мэ, действующий на ПК со стороны электродов, равен;2 Е 13 хо где 5 - площадь одного электрода;хо - зазор между поверхностью ПК и электродами;Оо - начальное напряжение на электродах;1 - диэлектрическая постоянная поддерживающей жидкости;1 - длина ПК.При выборе коэффициента К 1 таким, чтоМ, = - .Оо К 1 И, = Н й, (г) 2 81 Я хо получим компенсацию в ДУС 19 возмущений, действующих на ПК (гироскопического момента).В ДУС 20 гироскопический момент компенсируется аналогично.Таким образом, за счет введения элементов 21,22 в предложенном устройствеФормула изобретения 30 Устройство для измерения угловой скорости, содержащее два датчика угловой скорости, оси чувствительности которых взаимно перпендикулярны, включающих в .себя гиромотор и последовательно соеди ненные датчик угла, усилитель обратнойсвязи и датчик момента, выход которого является выходом датчика угловой скорости, о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, каждый из датчиков 40 угловойскорости выполнен с электростатическим подвесом поплавковой камеры, в которой установлен гиромотор, включающем центрирующие электроды и двухканальный усилитель подвеса с дифференциальными 45 выходами каждого канала, соединенный с.центрирующими электродами, при этом в устройство введены два усилителя, первый из. который включен между выходом первого датчика угловой скорости и входом усили теля подвеса второго датчика угловойскорости, а второй - между выходом второго датчика угловой скорости и входом усилителя подвеса первого датчика угловой скорости.55 5 10 15 20 25 осуществляется дополнительное управление положением ПК по возмущению, за счет чего достигается повышение точности и расширение частотного диапазона. Сигналы управления от входных каскадов элемента 12 поступают через резисторы 44,48 на усилители 41,45. При изменении положения ПК 2 напряжения на электродах 4,6 и 5,7 изменяются дифференциально, что приводит к возникновению центрирующей силы, На вход усилителя 49 через резистор 51 поступает напряжение от датчика момента 13, которое пропорционально току, протекающему через этотдатчик, Это напряжение преобразуется во входные сигналы каскадов на транзисторах 23,26. При появлении тока в датчике 13 изменения напряжения на электродах 5,6 и 4,7 одинаковые и противоположные по знаку. Результирующая сила от этих четырех электродов и результирующая сила от электродов 8,11 образуют пару сил, момент которой равен гироскопическому,Как видно из фиг.4, реализовать устройства 21,22 достаточно просто. Коэффициент передачи этих устройств можно регулировать путем изменения резисторов 50,51.1830484 Редакт Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 аз 2520ВНИИП Составитель Е.НикитинТехред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям и ри ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., 4/5