A működés elve és az eszköz gyorsulásmérője
A működési elv és a gyorsulásmérő szenzor eszköze egy tavaszi gyorsulásmérő példáján alapul, és az inerciális tömeget érzékeny elemként használják.
A tavaszi gyorsulásmérő inerciális érzékelő elemekkel való elve alapja olyan inerciális erők vagy pillanatok alkalmazása, amelyek akkor jelentkeznek, amikor egy test egy bizonyos tömegű gyorsulással mozog. Az F inerciális erő függvénye egy olyan testen, amelynek tömege a gyorsulás jelenlétében m-vel egyenlő. mint ismeretes, Newton második törvénye határozza meg:
Az inertiális érzékelőkkel rendelkező érzékelők a rezgés, a szögelfordulás sebessége stb. Mérésére is használatosak.
A gyorsulásmérő érzékeny eleme az 1 inerciális tömeg, amely két, az A és B pontban lévő 2 rugóra van felfüggesztve a 3 testhez, mereven kapcsolódik a mozgó tárgyhoz.
Az AB vonal a gyorsulásmérő érzékenységének tengelye. Ez párhuzamos a mozgó tárgy tengelyével, amely mentén szükséges az x gyorsulás mérése.
Gyorsulás hiányában a rugók feszültsége megegyezik, és a tömeg középen (semleges). Ha az objektum mozog egy állandó lineáris gyorsulási x, a tömeg mozog olyan mennyiségben, amely a tehetetlenségi erő Rin miatt bekövetkező gyorsuló mozgás a tömege a abszolút tér, egyensúlyban a rugalmas erő révén a rugók Rupra.
Ahhoz, hogy megkönnyítse a tehetetlenségi tömeg oszcillációk a tranziens üzemmódban, a csappantyú 4 előállít egy erő arányos a mozgási sebessége a tömeg a házhoz képest 3. Alkalmazás mágneses, folyadékot vagy levegőt csappantyúk.
A gyorsulásmérőkre vonatkozó követelmények a mérés pontosságát illetően az alkalmazás hatálya határozza meg. Így az inerciális rendszerek gyorsulásmérőinek hibái nem haladhatják meg a 0,001% -ot. A vezérlőrendszerekben használt gyorsulásmérők két vagy három nagyságrenddel nagyobb hibákkal rendelkeznek. A vizuális eszközként használt gyorsulásmérők pontossága 1 ÷ 3%.
A gyorsulásmérők egy másik alkalmazási területe a túlterhelést mérő szenzorok használata, amelyek a repülőgép bizonyos irányba hatnak.
Túlterhelés az F felszíni erő aránya, amely a repülőgép bármelyik tengelyének irányában a G erősségig terjed. A felszíni erők közé tartozik az emelő, a húzó és a húzóerő. Normális (keresztirányú) túlterhelés, egyenlő az emelőerő és a súlyerősség arányával, hosszanti és oldalirányú.
A túlterhelés dimenzió nélküli. Néha azt mondják, hogy a túlterhelés például 5 g. Ez azt jelenti, hogy ebben az irányban a súlyerősség ötszörösének ereje a légi járműre és a legénység tagjaira hat. A túlterhelés fogalmának meghatározása alapján 5 és 5 g közötti túlterhelésről kell beszélnünk.
A repülőgép legmagasabb értékét függőleges túlterhelés jellemzi.
A gyorsulásmérő jeleket inerciális navigációs rendszerekben is használják a sebességek és koordináták kiszámításához, a repülés és a motorvezérlő rendszerekben, valamint az aktuális és a kritikus túlterhelési értékek kijelzésére.
Az ellenőrző rendszerekben használt gyorsulásmérőket a repülőgép fő tengelyei mentén érzékenységű tengelyeik vezérlik. Az ilyen gyorsulásmérők a tengely mentén mérik a gyorsító vektor komponenseit, és a teljes vektor eléréséhez szükség van három gyorsulásmérőre.
Inerciális navigációs rendszerekben a gyorsulásmérők érzékenységének tengelyei a navigációs koordinátarendszer tengelyei mentén orientálódnak, általában a Földhöz társítva. Mint egy navigációs koordinátarendszerben lehet venni, mint például a földrajzi rendszer tengelyek közül az egyik mentén irányul meridián, és egy második tengely merőleges az első vízszintes síkban. Ebben az esetben, a két gyorsulásmérő kölcsönösen merőleges tengellyel vannak elrendezve a vízszintes síkban mérjük vízszintes komponensei a gyorsulási vektor, és az egyik gyorsulásmérő érzékeny tengelye, amely függőlegesen, méri a függőleges gyorsulást.
A gyorsulásmérők fő elemei az inerciális tömegek (szenzorok) felfüggesztései, a tömegátviteli jelek érzékelői, a pillanatnyi (teljesítmény) eszközök, amelyek visszacsatolási jelek, jelerősítők és korrekciós eszközök (csillapítók) bevitelét biztosítják.
Annak érdekében, hogy a gyorsulásmérő csak a gyorsuláskomponensre reagáljon, amelyre mérni kívánják, inerciális tömegének különleges felfüggesztéssel kell rendelkeznie, amely megfelel a következő követelményeknek:
- minimális súrlódás a felfüggesztési tengelyeken;
- a mérési tengelyek közötti keresztkötések hiánya;
- lineáris kapcsolatot biztosítva az inerciális tömeg eltérései és a mért gyorsulás között.
Az egyszerű támaszok felfüggesztése jelentős súrlódást eredményez, ami csökkenti a gyorsulásmérő érzékenységét. A súrlódás csökkentése érdekében az érzékelőt egy karra szerelik fel, vagy olyan folyadékba helyezzük, amelynek fajsúlya megegyezik az érzékelőelem fajsúlyával.
Az elektromágneses és kriogén szuszpenziók ígéretesek.
A mozgások elektromos jelekké történő átalakítására gyorsulásmérőkben potenciométeres, induktív, kapacitív, fotoelektromos és invertereket használnak.
A konverterek fő követelményei a következők:
1) nagy felbontóképesség;
2) a kimenet lineáris függősége a bemeneten;
3) a jelátalakító nem reagál az érzékelőelemre.
Ezeket a követelményeket nem teljesítik a potenciometriás érzékelők, ezért nem használják precíziós műszerekben.
A visszacsatolási jelek bemenetére használt gyorsulásmérőkben a nyomatékáram (teljesítmény) eszközök, a nyomatékmotorok (gátolt üzemmódban működő villanymotorok) és az elektromágneses készülékek használatosak.
A visszacsatoló áramkörökben a kívánt frekvencia-jellemzőkkel rendelkező gyorsulásmérők beszerzéséhez korrekciós szűrőket és speciális csappantyúkat használnak. A folyadék szuszpenzióval történő csillapításhoz használt készülékeknél a folyadék viszkozitását alkalmazzuk.
Példaként vegye figyelembe az egykomponensű gyorsulásmérőt.
Az 1. ábrán látható áramkörben. 11.2 Az 1 szeizmikus tömeg a 4 vezetéken van felfüggesztve. A súrlódás csökkentése érdekében a 3 folyadékba helyezett 1 vezetőanyag semleges felhajtóerővel rendelkezik, ami kizárja az erős nyomást a vezetővel szemben. A jeleket ebben a rendszerben, arányos mozgását a szeizmikus tömeg, amit a mért induktív érzékelő 6. Az amplifikáció után a 5 erősítő a jelet juttatunk a mágnesszelep (erő) működtető 7. A kimenet a gyorsulásmérő egy feszültségesés az R ellenálláson sorba meghajtás tekercs áramkör. A készülékben a csillapítás az ellenállás következtében keletkezik, amikor a szeizmikus tömeget a folyadékban mozgatja.
Ábra. 11.2. Egykomponensű gyorsulásmérő rendszer:
1 - inerciális tömeg; 2 - ház; 3 - folyadék; 4 - irányító mag; 5 - erősítő; 6 - induktív elmozdulás érzékelő; 7 - elektromágneses hajtás
Az ilyen típusú gyorsulásmérőkben nagy természetes frekvenciájú és kis holtágú lehet. Ezt az utóbbit úgy érjük el, hogy csökkenti a súrlódási erőket a folyadékban lévő inerciális tömeg mérlegelése miatt. A gyorsulásmérő konstans tulajdonságainak fenntartása érdekében szükséges a folyadék állandóságának fenntartása, amit termosztatikus szabályozással érünk el.