Принцип действия акселерометра

Маятниковый компенсационный акселерометр на упругом кварцевом подвесе.

Цель работы: Ознакомление с принципом действия и конструкцией маятникового компенсационного акселерометра на упругом кварцевом подвесе (МКА), с его основными техническими характеристиками, методикой испытаний и экспериментальное определение масштабного коэффициента и нулевого сигнала акселерометра.

Назначение прибора: маятниковый компенсационный акселерометр на упругом кварцевом подвесе предназначен для измерения проекции кажущегося линейного ускорения подвижного объекта на ось чувствительности прибора.

Состав лабораторной установки:

· Генератор сигналов низкочастотный

· Вольтметр универсальный

· Источник постоянного тока с общей точкой

· Коммутационный блок К1

· Оптическая делительная головка (ОДГ)

· Маятниковый компенсационный акселерометр КИ67-11

Теоретическая часть

Принцип действия акселерометра

Акселерометры применяют в системах управления подвижными объектами и в системах навигации, а также в качестве чувствительных элементов системы горизонтальной коррекции гиростабилизаторов.

Акселерометры можно разделить на два типа: гироскопические и негироскопические.

По характеру движения инерционной массы различают маятниковые акселерометры и акселерометры с линейным перемещением инерционной массы (осевые).

По способу подвеса инерционной массы акселерометры подразделяют на пять групп:

1. с пружинным подвесом

2. с подвесом в подшипниках скольжения или качения

3. с гидростатическим или гидродинамическим подвесом

4. с газостатическим подвесом

5. с комбинированным подвесом

Простейшая схема осевого акселерометра показана на рис.1.Чувствительным элементом является инерционная масса m,которая может перемещаться относительно корпуса прибора. Перемещению массы относительно корпуса противодействуют пружины, прикрепленные одним концом к массе, а другим – к корпусу.

При движении корпуса с ускорением a на инерционную массу действует инерционная сила ma, которая вызывает смещение массы на величину d от исходного положения. В установившемся положении инерционная сила уравновешивается упругой силой, возникающей при деформации пружины:

ma = k _пр d, (1)

где k_пр - жесткость пружины.

Рис.1.

С потенциометра снимается напряжение:

U=k_п d, (2)

где k_п – коэффициент передачи потенциометра.

На основании (1) и (2) получим

U=ka, (3)

где k= k_пm/k_пр - масштабный коэффициент акселерометра.

Формула (3) определяет выходную характеристику осевого акселерометра.

Рис.2.

На рис.2. показана кинематическая схема маятникового акселерометра. Ось x – выходная, ось z– ось чувствительности, ось y составляет с осями x и zправую систему координат. При движении основания с ускорением a на инерционную массу m действует инерционная сила ma. Маятниковый момент mal отклоняет инерционную массу от исходного положения (t=0) на угол β. Датчик угла (ДУ) измеряет угол поворота β, сигнал с ДУ после усиления в усилителе обратной связи (УОС) поступает на обмотку датчика момента (ДМ), который создает момент

М_дм=k_дм I= k_осβ,

где k_дм – крутизна выходной характеристики ДМ, [Нм/А];

I – ток в обмотке ДМ;

k_ос=k_дуk_уосk_дм;

где k_ду - крутизна выходной характеристики ДУ, [В/рад];

k_уос – крутизна выходной характеристики УОС, [A/В].

В установившемся положении маятниковый момент компенсируется моментом ДМ:

mla•cosβ^*=k_дмI^*=k_осβ^*, (4)

При малых значениях β cosβ≈1, тогда

mla=k_дмI^*=k_осβ^*

Следовательно,

I^*=ka=kgn, (5)

где k=ml/k_дм – масштабный коэффициент акселерометра,

n=a/g – перегрузка, соответствующая ускорению a.

Формула (5)определяет выходную характеристику маятникового акселерометра.

Усилитель обратной связи состоит из усилителя-демодулятора (УДА) и усилителя компенсации момента (УКМ). Сигнал с эталонного сопротивления R_э поступает в преобразователь ток-частота (ПТЧ).

Дата добавления: 2015-08-09