Патент на изобретение №2306571

(54) СТЕНД ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для оценки амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик датчиков угловых скоростей в навигационных приборах и других приборах управления. Устройство содержит две жестко скрепленные катушки, находящиеся в зазоре магнитной системы, задающий генератор, подключенный через усилитель к первой катушке, вращающуюся платформу, соединенную с помощью безлюфтового шарнира с катушками, и датчик угла поворота платформы, подключенный через второй усилитель ко второй катушке. Изобретение обеспечивает возможность воспроизведения угловых скоростей, изменяющихся по гармоническому закону в заданном частотном диапазоне при упрощенной системе управления стендом в связи с его работой в резонансном режиме. 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к измерительной технике, и может быть использовано для оценки амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик датчиков угловых скоростей (ДУС) при необходимости их использования в навигационных приборах и других приборах управления.

Известно устройство для задания линейных виброперемещений, построенное по компенсационной схеме, состоящее из двух катушек, жестко связанных с платформой, магнитной системы, преобразователя перемещения платформы, задающего генератора и двух усилителей, при этом задающий генератор через первый усилитель соединен с первой катушкой, находящейся в зазоре магнитной системы, а выход преобразователя перемещения платформы соединен через второй усилитель со второй катушкой, находящейся в зазоре магнитной системы [Синельников А.Е., Шкаликов B.C. Электродинамический вибростенд. Авт. свид. №178536. – «Бюлл. изобр.», 1966, №3].

Наиболее близким по технической сущности является электродинамический вибратор для калибровки линейных акселерометров, который содержит платформу для установки испытуемого объекта, установленную на направляющих, с которой жестко соединены два преобразователя силы [Синельников А.Е. Низкочастотные линейные акселерометры. Методы и средства поверки и градуировки. – Издательство стандартов. М., 1979, с.77-81]. Линейные колебания платформы вибратора возбуждаются системой: задающий генератор, усилитель, первый преобразователь силы. Для выработки противодействующего усилия используется второй преобразователь силы, на который через усилитель подается сигнал с датчика положения платформы. Датчики силы выполнены в виде катушек, находящихся в поле постоянных магнитов. В качестве датчика положения платформы используется индукционный преобразователь. Изменение коэффициента усиления сигнала, подаваемого на второй преобразователь силы с датчика положения платформы, позволяет настраивать частоту собственных колебаний вибратора таким образом, чтобы система работала в резонансном режиме.

Однако данный вибратор непригоден для оценки амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик ДУС. Это объясняется тем, что для этого необходимо задавать угловые скорости в заданном частотном диапазоне.

Задачей изобретения является создание стенда, позволяющего воспроизводить угловые скорости, изменяющиеся по гармоническому закону в заданном частотном диапазоне.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее две жестко скрепленные катушки, находящиеся в зазоре магнитной системы, задающий генератор, подключенный через усилитель к первой катушке, дополнительно введена вращающаяся платформа, соединенная с помощью безлюфтового шарнира с катушками, а датчик угла поворота платформы подключен через второй усилитель ко второй катушке.

Схема предлагаемого стенда показана на чертеже, где 1 – платформа для установки испытуемого объекта, 2 – шарнир, 3 – якорь, 4, 5 – катушки, жестко закрепленные на якоре, 6 – магнитная система, 7 – задающий генератор, 8 – усилитель, 9 – датчик угла поворота, 10 – усилитель.

Принцип работы стенда заключается в том, что колебания возбуждаются с помощью системы: задающий генератор 7, усилитель 8, катушка 4, и передаются с якоря 3 на платформу 1 через безлюфтовый шарнир 2. Для выработки противодействующего момента используется датчик угла поворота 9, усилитель 10 и катушка 5. Противодействующий момент, создаваемый катушкой 5, будет определяться соотношением

где k_д [В/рад]; k_у [В/В] – коэффициенты преобразования датчика угла поворота 9 и усилителя 10; В₂ [Тл], l₂ [м], R₂ [Ом] – индукция в зазоре, длина провода и сопротивление обмотки катушки 5; [рад] – угол поворота платформы 1; r[м] – расстояние от оси вращения платформы 1 до шарнира 2.

В этом случае работа устройства описывается системой уравнений

где J [кг·м²] – приведенный момент инерции; h [кг·м²/с] – приведенный коэффициент демпфирования; В₁ [Тл], l₁ [м], R₁ [Ом], L₁ [Гн] – индукция в зазоре, длина провода, сопротивление и индуктивность обмотки катушки 4; i₁ [A], U₁(t) [B] – ток в обмотке катушки 4 и приложенное к ней напряжение.

Если под коэффициентом жесткости системы понимать коэффициент «электрической» жесткости

то, изменяя в зависимости от частоты гармонического сигнала задающего генератора коэффициент усиления k_у в соответствии с соотношением

можно добиться устойчивой работы стенда в резонансном режиме, что позволяет значительно увеличить амплитуду угловых скоростей платформы 1, которая в первом приближении будет описываться выражением

В результате появляется возможность воспроизведения угловых скоростей, изменяющихся по гармоническому закону в заданном частотном диапазоне при упрощенной системе управления стендом в связи с его работой в резонансном режиме.

Формула изобретения

Стенд для воспроизведения угловых скоростей, изменяющихся по гармоническому закону в заданном частотном диапазоне, содержащий две жестко скрепленные катушки, расположенные в зазоре магнитной системы, задающий генератор, подключенный через усилитель к первой катушке, отличающийся тем, что в него дополнительно введены вращающаяся платформа с одной степенью свободы, соединенная с помощью безлюфтового шарнира с катушками, и датчик угла поворота платформы, подключенный через второй усилитель ко второй катушке.

РИСУНКИ