Электрокинематическая схема маятникового компенсационного акселерометра.
Электрокинематическая схема осевого акселерометра.
Токоподводы.
Узлы балансировки ЧЭ.
В основном для гироскопических приборов. Обеспечивают статическую балансировку гироузла при сборке и настройке прибора на заводе.
Безмоментные токоподводы к подвижным элементам. К ЧЭ элементам акселерометра, к рамкам подвеса гироузла и к самом у гироузл
(вернуться к оглавлению)
Прибор, измеряющий «кажущееся» ускорение в проекции на ось x чувствительности.
| |||
Рис. Электрокинематическая схема акселерометра
(поместить на стр. 7, дополнить необходимое, согласовать тексты)
Понятние осевой – чувствительный элемент массы может двигаться поступательно (по оси х)
Позициями на рис. обозначены:
1. ЧЭ с массой - m
2. Подвес массы – узел подвеса (устройство, обеспечивающее ЧЭ необходимым количеством степеней свободы относительно корпуса 3)
|
|
3. Корпус
4. Датчик положения, смещения ЧЭ относительно корпуса (преобразователь механического перемещения в электрический сигнал)
5. Усилитель
6. Задатчик силы воздействия на ЧЭ со стороны упругих связей: Fу=Cxx, где Сx – жесткость упругих элементов.
7. Устройство демпфирования колебаний массы ЧЭ: Fд=Kдx, где Kд -коэффициент демпфирования.
Уравнение статического равновесия ЧЭ осевого акселерометра в общем виде в соответствии с законами кинетостатики может быть представлено:
∑Fy=0; m (gy+ay)=Ry ; Ry=Cy*Δy
∑Fz=0; m(gz+az)=Rz ; Rz=Cz*Δz
∑Fx=0; Fи+F у +Fg = Fвнешн.
;
.
Уравнение движения ЧЭ относительно оси Х примет вид:
, [H].
Это же уравнение в форме удельных сил:
, [м/с2],
где: -
- - собственная круговая частота недемпфированных колебаний;
- [1/c], [Гц];
- ξ – относительный коэффициент демпфирования.
Возникающие колебания будут состоять из свободных и вынужденных.
Вид свободных колебаний определяется видом корней характеристического уравнения:
.
При чисто мнимых корнях - r1 и r2, что будет иметь место при ξ=0, будет чисто колебательный процесс без затухания (консервативная система).
Полный запас энергии системы остается постоянным:
Ек + П =Constant,
где - E к= mV 2/2,
- П= Сx 2/2.
На рис. Иллюстрируется процесс незатухающих колебаний ЧЭ такой консервативной системы.
На рис. Показан переходный процесс для случая .
|
|
Рис.
|
Рис.
Затухающие колебания, наблюдаемые в системе.
Структурная схема осевого акселерометра
Составим структурную схему которая определяет как структуру схемы так и физические процессы.
|
|
Рис.
Уравнение движения ЧЭ определяется из ():
,
Здесь элементами являются:
1. m - масса, функционально необходимый элемент, которая воспринимает ускорение (ЧЭ) F=ma.
2. с|x – жесткостьупругих связей;
3. К дп – коэффициент датчика перемещения ЧЭ. Точки, зоны ЧЭ, доступной для наблюдения и преобразования в электрическую форму, допускающую последующую обработку.
4. Кд – коэффициент демпфирования;
5. К у – коэффициент передачи усилителя-преобразователя.
Узел 2, который не нашел отражения в функциональных элементах структуры, ограничивает степень свободы ЧЭ относительно корпуса(это узел подвеса).
Подвесы могут быть контактные и упругие.
Корпус должен быть изолирован от внешней среды, должен быть герметичным. Иногда требуется, что бы он был термостатом. В корпусе должен быть термовводы
(вернуться к оглавлению)
Рис.
ЧЭ - маятник совершает угловое движение относительно оси Y.
Угол поворота α маятника относительно оси Y контролируется датчиком угла.
m - центр тяжести ЧЭ, на расстоянии l от оси Y подвеса.
U1 - сигнал с выхода преобразователя угла α, в электрический сигнал. Ду датчик угла с коэффициентом преобразования Кду,
- U1=Kдуα
ДМ - датчик момента – преобразователь электрического сигнала (тока) в момент силы - Му.
- Му=Кдмi, момент обратной связи, уравновешивающий инерционный момент Ми = maxl.
Выходной сигнал акселерометра определится:
U вых = R н i
Электрокинематическая схема маятникового акселерометра
Рис.
Структурная схема акселерометра разомкнутой структуры
Инерционный момент: М ,
Уравнение движения маятника под воздействием инерционных сил и моментов:
.
Структурная схема компенсационного акселерометра
Рис.
(скомпоновать компактнее)
K ос - коэффициент обратной связи
.