Интегрирующий акселерометр

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2803,80 (21)2902714/18-10с присоединением заявки Йо(51)М, Кл,а 6 01 Р 15/02 С 01 С 21/1 б Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиИ(54) ИНТЕГРИРУЮЩИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям параметров движения подвижных объектов и может быть применено для отсчета пути, пройденного объектом путем двукратного интегрирования линейных ускорений. Известны интергнрующие акселерометры, содержащие корпус, измеритель.ный орган в виде маятника, в качестве которого служит электродвигательс маховиком, подвешенный в корпусев поворотных опорах, датчик угла поворота маятника, усилитель обратнойсвязи. Эти акселерометры имеют выходной сигнал, представленный в виде электрического сигнала (например,в виде импульсов от тахогенератора ) (1.Недостатком данных акселерометровявляется повышенная погрешность вслучае необходимости представлениявыходного сигнала в виде механического угла поворота вала с моментомнагрузки, например, контактной группой,Указанный недостаток устранен вкомпенсационных интегрирующих акселерометрах, где погрешность иэмерения не зависит от нагрузки на валудвигателя,Известен также интегрирующий акселерометр, содержащий .вращающуюсяплатформу с установленными на поворотных опорах маятником и инерционными грузами, датчик угла поворотамаятника, соединенный с усилителем,на валу которого закреплена платформа и исполнительныя механизм (2.Недостатком известного устройства является ограНиченный диапазон ипогрешность измерения, связанные сдействием центробежных сил на инер 15 ционные грузы.Центробежные силы, действующие наинерционные грузы являются сбалансированными относительно оси маятника,но вызывают давление на опоры, про 20 порциональное квадрату скоростивращения платформы (а следовательно,и скорости движения оьъекта). Этоприводит к повышенному трению в опорах маятника осоьенно при повьааениискорости движения объекта, Кроме того, эта пара центробежных сил, приложенных к грузам, вызывает динамическую несбалансированность. всей под"вижной платформы в целом, что огра 30 ничивает скорость вращения платформывследствие резонансных явлений динамически несбалансированной подвижнойсистемы,Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.Укаэанная цель достигается темчто инерционные грузы выполнены в виде маховика, кинематически связанного с поворотными опорами, при этомось вращения маховика соосна с осьюплатформы.При этом момент маятника, пропорциональный измеряемому линейному ускорению, уравновешивается моментом(маховика, пропорциональным угловомуускорению платформы с помощью кинематической связи, выполненной в виде поводка, взаимодействующего с поворотными опорами и с маховиком поего периферии.Таким образом, центробежные силы, р 0действующие на инерционную массу(маховик) полностью уравновешеныи не вызывают дополнительного давления на опоры маховика и маятникапропорционально квадрату скоростиплатформы, чем устраняются моментытрения маятника и маховика, вызванные угловой скоростью вращения платформы. Отсутствуют также ограничения по скорости вращения платформы,обусловленные центробежными силами,действующими на инерционные грузы.На фиг, 1 схематично представленакселерометр, общий нид; на фиг.2диаграмма сил, действующих на маятник и поводок; на фиг. 3 - диаграм- З 5ма сил, действующих на маховик.Устройство состоит иэ корпуса 1,маятника 2, нращающегося на поворотных опорах 3, поводка 4, датчикаугла поворота маятника 5, махоника б 40с пазом 7, вращающегося в поворотных опорах 8, платформы 9, расположенной на оси 10 двигателя 11, усилителя 12,обратной связи, исполнительного механизма 13.Ось подвеса маятника Х, перпендикулярна измерительной оси 2,совпадающей с осью вращения платформы 9 и маховика б. Центр масс маятника 0 расположен на расстоянии Р(плеча маятника) от оси маятника Х.Подлодок 4, ось которого параллельнаоси маховика, входит в зацеплениес маховиком при помощи шарового наконечника на конце поводка и стенокпаза 7 маховика б. ПлатФорма 9 жестко закреплена на оси 10 двигателя 11.Ось 2 платформа соосна с осью нала 10 двигателя 11. Исполнительныймеханизм 13 представляет собой механический счетчик оборотов двига- щ 0теля или кулачково-контактную систему, связанную через редуктор с двигателем н срабатывающую через определиную величину угла поворота двигателя. б 5 Устройство работает следующимобразом.При воздействии линейного ускорения а по оси 2 маятник 2 поддействием инерционного момента,равного М= в,1 а, стремится повернуться, датчик 5 угла поворота маятника вырабатывает сигнал рассогласования, который усиливается усилителем 12 обратной связи и подаетсяна двигатель 11. Вал двигателя вращается с угловым ускорением с таким что инерционный момент маховикаМ уравновешивает инерционныймомент М, развиваемый маятником отлинейного ускорения.Равновесие происходит при некотором угле рассогласонания маятника .достаточно малом за счет выбора соответствующего коэффициента усиленияусилителя 12. Рассмотрим уранненияравновесия системы маятник-маховикотносительно системы координат, связанной с платформой. Уравнение раннонесия маятника (фиг.2).М, = таЕ,-И Ег: 0, (1)где И - реакция стенки паза 7 махоника на поводок.Уравнение равновесия маховика(фиг.3)7.М =)(ГК=О (2)Решая совместно (1) и (2) находимее,Ег(")Угол поворота вала двигателяили платформы будет равен.еезЮ-(Ябй. )/сй оИ, (4)т.е. угол поворота вала двигателяпропорционален двукратному интегралу от измеряемого угла ускорения.Исполнительный механизм 13 срабатывает при повороте вала двигателя наопределенный заданный угол.Скорость вращения платформыЯ, будет пропорциональна перному интегралу от измеряемого ускоренияее,Положительный эффект предлагаемого изобретения состоит в том, чтоустранение моментов трения в опорахмаятника и маховика, пропорциональных квадрату угловой скорости приводит к снижению погрешности измерения.Отсутствуют также ограничения поскорости вращения платформы, обуслов"ленные динамическим небалансом центробежных сил, что приводит к расширению диапазона измерения, так какскорость вращения платформы пропорциональна первому интегралу от измеряемого линейного ускорения.Формула изобретения1. Интегрирующий акселерометр,содержащий вращающуюся платформу с8837 44 фиг. установленными на поворотных опорахмаятником и инерционными грузами,датчик угла поворота маятника, соединенный с усилителем, двигателем, навалу которого закреплена платформа иисполнительный механизм, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и расширения диапазона измерения, инерционные грузывыполнены в виде маховика, кинематически связанного с поворотными опорами, при этом ось вращения маховика соосна с осью платформы. 2. Акселерометр по п, 1; о т л ич а ю щ и й с я тем, что кинемати"ческая связь выполнена в виде связанного с поворотными опорами поводка, взаимодействующего с маховикомпо его периФерии.Источники информации,принятые :во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 501358, кл. С 01 Р 15/08, 1974. О 2 Авторское свидетельство СССРпо заявке Ю 2561745/10,С 01 Р 15/08 р197 8.883744 ФиеЗ Составитель Б.СычевРедактор Г.Волкова ТехредМ.Реивес КорректорС,Щомак Заказ 16213/66В 30 филиалППП .Патент, г,.Ужгород, улПроектная, 4 Тираж 910ИПИ Государственного по делам изобретенийМосква, Ж, Рауш одписноекомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5