Способ измерения ускорений и устройство для его реализации в. м. юровицкого

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) Ш)1511 С О 1 Р 15/02 СУД ЕННЫЙ КОМИТЕТ 3 ОБРЕТЕ О РЕНИЯ УСКОРЕНИЙ ЕГО РЕАЛИЗА 1 ИИ(54) СПОСОБ ИЗМЕИ УСТРОЙСТВО ДЛЯВ.М. ЮРОВИЦКОГО(57) 1. Способ измерения ускорений, включающий определение смещения под- ,С пружиненной инерционной массы по осичувствительности, о т л и ч а ю щ и с я тем, что, с целью повышения точ ности и помехоустойчивости, подпружиненную массу вращают относительно оси, не совпадающей с осью чувстви, тельности и направлением измеряемого1 ускорения.967175 2. Способ по п. 1, о т л и ч а- ю щ и й с я тем, что вращение производят с частотой, равной собственной резонансной частоте подпружиненной инерционной массы.3, Устройство для измерения ускорений, содержащее акселерометр с подпружиненной инерционной массой, подключенной к регистрирующеи схеме, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены двухстепенный подвес с внутренней и внешней рамками, дви" гатель вращения и датчик углового перемещения внутренней рамки, а инерционная масса установлена с возмажИзобретение относится к области ,механики и может быть использовано в гравиметрии, разведочной и промысловой геофизике и в области навигацииИзвестны способы измерения ускорений и устройства для их реализации, измеряющие ускорения с помощью инерционных тел, соединенных с движущимся объектом при помощи пружины 1, 23.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения ускорений, включающий определение смещения подпружиненной инерционной массы по оси чувствительности, и устройство для реализации способа, содержащее акселерометр с подпружиненной инерционной массой, подключенной к регистрирующей схеме 33.Однако такой способ обеспечивает измерение ускорения порядка 10 м/с", что недостаточно с точки зрения потребностей сегодняшнего дня.Помехоустойчивость способа измерений низка, так как он очень чувствителен к толчкам, сотрясениям, вибра;иям, микросеймам и т.п. Кроме то; таким способом невозможно замерить повторное кориолисово ускорение.Эта цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости способа Цель достигается тем, что определение смещения подпружиненной инерционной массы по оси чувствительносностью перемещения по касательной к радиусу. вращения внутренней рамки.4. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что инерционная масса установлена с возможностью радиального перемещения относительно подвеса внутренней рамки. 5. Устройство по пп, 3, 4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности определения кориолисова ускорения, инерционная масса установлена с возможностью перемещения параллельно подвесу внутренней рамки. ти производят при вращении подпружиненной массы относительно оси, несовпадающей с осью чувствительностии направлением измеряемого ускоре ния, вращение производят с частотой,равной собственной резонансной частоте подпружиненной инерционной массы.Устройство, реализующее способ,содержит акселерометр с подпружиненной инерционной массой, подключенной к регистрирующей схеме, двухстепенный подвес с внутренней и внешнейрамками, двигатель вращения и датчикуглового перемещения внутренней рамки. Инерционная масса установленас возможностью перемещения по касательной к радиусу врзщенИя внутренней рамки.Инерционная масса может быть установлена с возможностью радиальногоперемещения относительно подвесавнутренней рамки.Для определения кориолисова ускорения инерционная масса может бытьустановлена с возможностью перемещения параллельно подвесу внутреннейрамки.На фиг, 1 показано устройство дляосуществления предлагаемого способа,общий вид; на фиг, 2 - то же, видсверху; на фиг. 3 - схема измерениякориолисова ускорения. Устройство содержит внутреннюю35Фрамку ;, выполненную в виде диска,3 967двигатель 2 вращения рамки .1, внешнюю рамку 3, акселерометр 4 с инерционной массой 5, пружиной 6 и датчиком 7 перемещения инерционной массы 5. Датчик 7 соединен с регистрирующей схемой 8, которая также соединена с конструктивно" разделенным надве части 9 и 10 датчиком угловых перемещений рамки 1. Часть 9 датчикаприкреплена к рамке 1, а часть 10 - 10к некоторой базисной системе 11 отсчета. Регистрирующая схема 8 предназначена для .измерения амплитуды, фазы,.пибо того и другого вместе.Акселерометр 4 может быть установлен в трех положениях:- инерционная масса 5 акселерометра 4 имеет возможность перемещенияпо касательной к радиусу вращениявнутренней рамки 1 (фиг. 1)", щ- инерционная масса 5 устанавливается с возможностью радиальногоперемещения относительно подвесавнутренней рамки 1 (на черт. не показано); 25- инерционнаямасса 5 устанавливается с возможностью перемещенияпараллельно подвесу рамки 1 (фиг.3),На фиг. 1 вектор Д показываеториентацию силы земного притяжения( Х - ось чувствительного акселерометра 4),На фиг. 3 вектор Я показываеториентацию вращения Земли. Вектор Ядявляются проекцией вектора Я на ось35собственного вращения внутренней рам.ки 1, которая находится в плоскостигоризонта и совпадает с меридианом, .Вектор Я также является проекциейвектора ф на ось, перпендикулярнуюк плоскости горизонта в месте наблюдения. Угол 9 равен широте наблюдения, оз - угловая скорость вращениявйутренней рамки 1; Й - вектор угловой скорости вращения Г - направ"ф К 45ление действия силы Кориолиса.Устройство работает следующим образом.При установке инерционной массы 5с возможностью перемещения по каса 50тельной к радиусу вращения внутренней рамки 1, т.е. так, как показанона фиг. 1, и при вращении рамки 1с угловой скоростью м на массу 5воздействует сила земного притяжения(вектор А )Прн подъеме акселерометра 4 вверх инерционная масса 5 сжимает пружину б.75 4Наибольшая величина сжатия будет тогда, когда инерционная масса 5 будетнаходиться в плоскости горизонта.Затем после охлаждения плоскости го ризонта пружина 6 начнет разжиматьсяи достигает нейтрального положенияв тот момент, когда центр тяжестимассы 5 совпадает с вертикальнойплоскостью. При дальнейшем поворотерамки 1 акселерометр 4 начнет двигаться вниз, в результате чего масса5 начнет, растягивать пружину 6. Максимальное растяжение пружины 6 наблюдается в тот момент, когда центр тяжести массы 5 совпадает с плоскостьюгоризонта, При дальнейшем движениипружина 6 начнет сжиматься и достигнет нейтрального положения в тот момент, когда центр массы 5 снова совпадет с вертикальной плоскостью. Таким образом, с датчика 7 будет сниматься движение массы 5 относительноакселерометра 4 в виде синусоидальной кривой. Если рамку 1 расположитьв плоскости горизонта и разместитьпредлагаемое устройство на объекте,движущемся с ускорением, то с датчика 7 будет сниматься аналогичная синусоидальная кривая если в первом слу 7чае реализуется первый закон Ньютона,то во втором случае реализуется второй закон Ньютона,Учитывая характер синусоидальнойкривой, можно определять ускорениеи силу, действующую на акселерометр4, с гораздо большей точностью, чемакселерометром, имеющим жесткуюориентацию относительно связанныхс объектом систем координат,Описанный способ также имеет низкую ". омехоустойчивость.Если вращать акселерометр 4 счастотой, равной собственной резонансной частоте .подпружиненной пружиной б инерционной массы 5, то всилу того, что при резонансе сдвигфаз между приложенной силой и колебанием равен нулю и резонансные системы имеют высокую степень помехоустойчивости, предложенный способ измерения имеет высокую точность ипомехоустойчивость к толчкам, сотрясениям, вибрациям и тому подобнымпомехам, вносящим ошибки при обычныхспособах измеренщ 1 с помощью акселерометра. Аналогичные измерения можно производить и при установке инерционной967175 Физ 3ВОПИ Заказ 3953/1 Тираж 823 Подписное ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная массы 5 с возможностью радиальногоперемещения относительно подвеса рамки 1, только .при этом учитывать действие центробежной силы на инерционную массу,и пружину 6. 5 При установке инерционной массыс возможностью перемещения параллельно подвесу рамки 1 и при вращении акселерометра 4 с частотой, равнойсобственной резонансной частоте подпружиненной пружиной 6 инерционноймассы, с помощью предлагаемого устройства (фиг. 3) можно определятьвеличину поворотного кориолисова ускорения.На фиг. 3 видно, что вектор Я,показывает угловую скорость вращейияплоскости горизонта, Ось собственного вращения, рамки 1 также вращается 20в пространстве с этой угловой скоростью, так как она расположена вплоскости горизонта,Тогда акселерометр 4 при своемвращательном движении вокруг оси 25 подвеса рамки 1 также совершает одновременно два вращательных движения.Й результате первого вращательного движения акселерометр 4 будет оказываться то справа, то слева относительно вектора й,. Но так как существует и второе вращательное движение, корпус акселерометра 4 будет перемещаться относительно инерционной массы 5, при этом в правой части в одну сторону, а в левой части - в другую. Но из-за того,что перемещение корпуса акселерометра 4 относительно инерционной массы 5 происходит с резонансной частотой пружины 6 и массы 5 (передается массе 5 че- рез пружину 6), зта система будет совершать резонансные колебания.В результате будет измеряться поворотное кориолисово ускорение. По величине амплитуды акселерометра 4 можно измерять широту места, а также использовать предлагаемое устройство для стабилизации движения аппарата по рысканью.