250550

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 250550 Сею Соватокит Социалистнческив РвеоуОлиеЗависимое от авт. свидетельства- Заявлено 10.7.1967 ( 1154159/18-10) л. 42 о, 17 МПК С 01 р Коввитет ао арланобретений и открытий юллетень2 К 531,768,084:531.78 .1:534.113 (088,8) лри Совете Министров СССРта опубликования описания 23.1.1970 Авторизобретени И. А. Горенштей Заявите АТЧИК УГЛОВОГО УСКОРЕНИ 2 с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 12 Х 111.196 Изобретение относится к области приборов для измерения параметров вращательного движения подвижных объектов.Известные гидроскопические датчики углового положения и уловой скорости, содержа щие два чувствительных к перепадам давления тонкостенных цилиндрических резонатора (с системами самовозбуждения), внутренние полости которых вместе с соединяющим эти полости каналом образуют герметичную каме ру, сплошь заполненную рабочей жидкостью, служащей инерционной массой, отличаются малым сроком службы (из-за наличия подвижных сочленений), сложностью изготовления и значительной чувствительностью к внеш ним воздействиям.В предлагаемом датчике, с целью повышения точности, канал. соединяющий внутренние полости тонкостенных цилиндрических резонаторов, выполнен по форме спирали, ось ко торой является осью чувствительности датчика.На фиг. 1 изображена конструктивная схема предлагаемого прибора; на фиг,. 2 - схема самовозбуждения одного из резонаторов; на 25 фиг. 3 - принципиальная электрическая схема.На внешней цилиндрической поверхности основания 1 имеется спиральный или винтовой канал 2, концы которого сообщаются с внутренними полостями тонкостенных цилиндриче ских резонаторов 3 соединительными каналами 4. Конструктивно спиральный канал может быть выполнен например, в виде змеевика из длинной тонкой трубки, навитой на основание. На основание 1 датчика напрессован цилиндрический стакан 5, причем внешние торцовые швы б в местах сочленения основания со стаканом и с резонатором 3 выполнены герметичными. Герметическая камера, образованная спиральным каналом 2, соединительными каналами 4 и внутренними полостями 7 резонаторов 3, сплошь заполняется рабочей жидкостью, желательно с малой вязкостью и высокой массовой плотностью, например, ртутью, ,причем за счет упругой деформации поверхностей, ограничивающих герметическую камеру с рабочей жидкостью, в последней создается некоторое постоянное избыточное давление.В цилиндрических расточках основания 1 установлены наборные из пластин тонколистового железа магнитопроводы 8 с обмотками 9, являющиеся элементами системы самовозбуждения резонаторов. На центральную часть стакана 5 намотана катушка 10 электрообогрева системы температурной стабилизации суммы частот собственных колебаний обоих резонаторов,Концы резонаторов сочленены с основанием пружинными крышками 11, имеющими малую жесткость в осевом направлении и предохра(5) няющими резонаторы от действия вибраций в направлении, перпендикулярном оси прибора. Для облегчения работы системы температурной стабилизации суммы частот прибор заключен в теплоизоляционпый кожух 12.Система самовозбуждения каждого из резонаторов прибора одинакова. Она включает набранный из восьмизубцовых пластин 13 магнитопровод с обмотками постоянного подмагничивания 14, съема 15 и возбуждения 1 б, широкополосный усилитель 17, у которого сдвиг фазы между входным и выходным напряжениями близок к 90, Четыре обмотки 14 постоянного подмагничивания запитываются постоянным током и создают постоянное магнитное поле с четырьмя парами полюсов, силовые магнитные линии 18 которого частично замыкаются через материал резонатора, имеющего в поперечном сечении вид кольца. Обмотки 15 съема расположены на двух противолежащих зубцах магнитопровода, свободных от обмоток постоянного подмагничивания. Эти обмотки соединены между собой последовательно и подключены к входу широкополосного усилителя 17. Обмотки 1 б возбуждения расположены на двух противолежащих зубцах магнитопровода, перпендикулярных к зубцам с обмотками 15 съема. Обмотки 1 б также,последовательно соединены между собой и подключены к выходу широкополосного усилителя 17,Совместно с резонатором система самовозбуждения образует электромеханический генератор колебаний, частота колебаний, частота которых равна частоте собственных колебаний резонатора и однозначным образом определяется разностью давлений, действующих на его внутреннюю и наружную поверхности.Система самовозбуждения работает следующим образом, При колебаниях резонатора его поперечное сечение принимает форму эллипса, оси которого совпадают с осями обмоток съема и возбуждения, причем с увеличением ,в,процессе колебаний одной оси эллипса дру 1 ая ось уменьшается и наоборот. При этом происходит периодическое перераспределение замыкающихся через зубцы обмоток съема и возбуждений частей магнитного потока, создаваемого обмотками постоянного подмагничивания. В результате в обмотках съема возбуждается переменная э. д. с., частота которой совпадает с частотой собственных колебаний резонатора, Эта э. д. с. поступает на вход широкополосного усилителя 17, с выхода которого переменное напряжение, сдвинутое по фазе на 90 относительно фазы э. д. с. катушек съема, поступает в обмотки возбуждения, вызывая дальнейшую раскачку колебаний резонатора,При отсутствии составляющей углового ускорения вдоль оси,прибора оба резонатора вследствие симметрии конструкции имеют одинаковые собственные частоты 11=Ь=1 о (1) Наличие, измеряемой прибором составляющей 1 р углового ускорения относительно оси 4приоора, обусловливает возникновение в заполняющей спиральный канал жидкости градиента давления5йР= р Я(дин/см)где Р в давлен,1 р - угол,1 р - угловое ускорение (составляющая отю носительно оси прибора),у - массовая плотность жидкости,Й - средний радиус спирального каналас рабочей жидкостью.Благодаря этому давления Р, и Р жидкости в резонаторах будут отличаться от постоянного давления Ро, существующего в отсутствие углового ускорения, на одну и ту же вели- чину о - Ро "хз -2 2 21-- 2 т 1 -=ф дФ где рх - ,полный угол закрутки спирального канала грх =2 лп (4) 30где п - общее число витков спирального канала.При этом собственные частоты 11 илервого и второго резонаторов изменяются таким 55 образом, что при поддержании постоянствасуммы этих частот, т. е, при выполнении усло- вия 40 их разность оказывается линейно связаннойс измеряемой составляющей ср углового ускорения относительно оси прибора, а разность частот Ж - 11 12 1%(6)45где Й - коэффициент пропорциональности.С выходов усилигелей 17 систем самовозбуждения сигналы с часготами 1 ипоступают в преобразователь частоты 19, имеющий 50 два выхода. На одном из них получается сигнал, частота которого равна сумме частот )1+, на другом - сигнал, частота которого равна разности частот 11 -являющийся выходным сигналом датчика углового ускорения.55 Для того чтобы зависимость между частотойвыходного сигнала и измеряемой составляющей 1 р углового ускорения была линейной, сумма частот 1+ непрерывно сравнивается с частотой 21, генератора 20 стабилизированной 60 частоты, При отклонении суммы частот от номинального постоянного значения 2 О, преобразователь 21 изменяет ток в катушке 10 электрообогрева таким образом, что соответствующее изменение давления внутри камеры с ра бочей жидкостью устранит это отклонение,250550 иг, 1 Предмет изобретения Датчик углового ускорения, содержащий два чувствительных к перепадам давления тонкостенных цилиндрических резонатора (с системами:ам, гозбуждения), внутренние полости которых ьместе с соединяющим эти полости каналом образуют герметичную камеру, сплошь заполненную рабочей жидкостью, служащей инерционной массой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, канал, 5 соединяющий .внутренние, полости резонаторов,выполнен по форме спирали, ось которой является осью чувствительности датчика.250550 Заказ 3870/10 ТираЦНИИПИ Комитета по делам изобретенийМосква Ж, Рауш ж 480открытий при Совете Минис ская наб д 4(5 одписное ов СССР Типография, пр. Сапунова, 2 Составитель С. А. Ющенко Редактор С. И, Хейфиц Техред Т. П. Курилко Корректор А. П. Васильева