Исследование систем измерения траекторных параметров самолета при посадке на основе эффекта Мессбауэра (стр. 3 из 9)

Для преобразования изменения индуктивности датчика в изменение силы тока, напряжения или частоты имеется ряд схем, которые можно разделить на резонансные, нерезонансные недифференциальные и дифференциальные.

Рисунок 1.6 Схема индуктивного преобразователя

1 – сердечник; 2 – катушка; 3 – якорь; q – воздушный зазор; i – сила тока;L–коэффициент самоиндукции; h – перемещение якоря.

Достоинства и недостатки индуктивных преобразователей.

При выборе частоты питающего напряжения исходят из следующих соображений. Для уменьшения динамических погрешностей эта частота должна быть в 8-10 раз больше частоты измеряемой величины. Поскольку реактивное сопротивление датчика пропорционально частоте, то с повышением частоты увеличивается чувствительностьдатчика, но одновременно возрастают потери на гистерезис и вихревые токи и усиливается поверхностный эффект. Следовательно, имеется некоторое оптимальное значение частоты питающего напряжения, в пределах 600-800 гц и больше.

Использование повышенной частоты переменного питающего напряжения приводят к уменьшению веса и габаритов при этих преобразованиях. Недостатком индуктивных преобразователей является наличие гальванической связи между питающим напряжением и сигналом на выходе. Для уменьшения погрешности преобразователи включаются по дифференциальным схемам.

При определении магнитодвижущей силы (м.д.с.) катушки следует исходить из требований малой реакции электрической части датчика на его механическую часть и из малой реакции указателя на датчик (при заданной мощности указателя). Эта сила должна быть во много раз меньше измеряемого усиления, действующего на якорь, так как в противном случае появляются большие погрешности. Для устранения реакции указателя на датчик мощность датчика должна быть в 10-15 раз больше мощности указателя. [1.1]

Сельсины

Индуктивный преобразователь поворотный или вращающийся. При помощи сельсина сигнал курса снимается с вала гироскопа при измерении угла поворота. Сельсин состоит из двух частей: ротора и статора. Ротор жестко закреплен на измерительной оси гироскопа, а другая- статор может приводиться во вращение относительно корпуса прибора двигателем через редуктор с электромагнитной муфтой. Обычно, при измерении величин с помощью сельсинов используют пару преобразователей: сельсин- датчик и сельсин-приемник, которые электрически связаны между собой и при повороте ротора сельсин датчика синфазно и синхронно с ним поворачивается ротор сельсин приемника. Схема сельсина представлена на (рисунок 1.7). Погрешность сельсина при съеме информации с ГСОиН составляет 6-8.

Рисунок 1.7

1 – статор сельсина; 2 – ротор сельсина; 3 – ось гироскопа.

Импульсины, индуктосины.

Индукционные, цифровые преобразователи, имеющие ряд преимуществ перед емкостными, так как последние в значительной степени подвержены влиянию паразитных емкостей и посторонних электрический полей. Погрешность съема информации с ГСОиН составляет 1. Но при такой высокой точности измерения преобразователи имеют некоторые недостатки: очень дороги и сложны в изготовлении, достаточно сложны в настройке и поэтому не получают широкого распространения.

Скт, Сквт.

Индукционный преобразователь представляющий собой две круговые обмотки, с разными диаметрами, расположенные одна в другой. Одна обмотка закреплена на оси прибора и вращается относительно другой обмотки под действием измеряемой величины. Погрешность СКТ, СКТВ при съеме информации с ГСОиН составляет З-6.

Оптические преобразователи.

Для съема информации с ГСОиН возможно использовать оптические датчики: фотодетекторы, фотодиоды, фотоэлектронные умножители. Но габариты, масса, сложность настройки создают неудобства в использовании. Погрешность оптических датчиков составляет 1.

Далее выясним, как погрешности метода съема информации с гироскопических систем ориентации и навигации влияют на собственные уходы (дрейф) гироскопа входящего в систему ориентации и навигации. Для этого опишем некоторые важные свойства гироскопа.

Основой гироскопической системы ориентации и навигации является гироскоп. Гироскопом называется устройство, предназначенное для измерения углов, угловых скоростей, ускорений и стабилизации различных объектов , принцип работы которого основан на использовании поворотных ускорений. В настоящее время наибольшее распространение получили гироприборы с быстро вращающимся ротором, поэтому гироскопом часто называют быстро вращающееся симметричное тело, имеющее две или три степени свободы. Необходимое число степеней свободы может быть реализовано благодаря применению специальных подвесов. Основой подавляющего большинствасовременных гироскопических приборов является гироскоп в кардановом подвесе (рисунок 1.8).

Рис.1.8 Схема гироскопа в кардановом подвесе

Мг – гироскопический момент,

Н – кинетический момент,

- переносная угловая скорость.

Кардановый подвес представляет собой две рамки со взаимно перпендикулярными осями вращения. Существует так же электростатический и магнитный подвес. Ось oZ, вокруг которой вращается ротор, называют главной осью гироскопа. Обычно стремятся, что бы оси oY, oX, oZ пересекались в одной точке. Если центр тяжести гироскопа совпадает с этой точкой, то он является астатическим, в противном случае гиромаятником или тяжелым гироскопом. При сложном движении диска относительно оси оХ будет возникать момент от инерционных сил Кориолиса, называющийся гироскопическим моментом Мг. Поскольку гироскопический момент является моментом инерционным, возникшим в результате движения быстро вращающегося диска с переносной угловой скоростью со то, согласно принципу Даламбера, он должен уравновешивать противоположно направленный ему внешний момент Мв т.е.

Угловая же скорость переносного вращения со есть результат действия внешнего момента Мв. Движение быстро вращающегося тела с угловой скоростью со под действием приложенного внешнего момента Мв называют прецессионным движением или прецессией. Когда диск совершает прецессионное движение, с угловой скоростью, вектор которой ш направлен под углом а к по отношению к вектору кинетического момента Hможно определить закон прецессии:

(1.5)

где

- угловая скорость;

Мв - внешний момент;

Н - Кинетический момент;

- угол между Н и

Прецессионное движение направлено на совмещение вектора кинетического момента (собственный момент количества движения гироскопа) с вектором внешнего момента по кратчайшему пути.

Кроме прецессионного движения существует другое движение, в процессе которого момент совершает работу, обеспечивающую увеличение энергии системы на величину энергии прецессии. Это дополнительное движение называется нутацией. Таким образом если к гироскопу приложен внешний момент Мв, то его главная ось совершает сложное движение, состоящее из прецессионного движения вокруг оси оХ, и наложенных на него дополнительных колебаний вокруг осей оХ и oY. Эти дополнительные движения главной оси гироскопа называют нутационными колебаниями или просто нутацией. Параметрами нутационных колебаний в общем случае являются их частота и амплитуды:

- частота нутации; (1.6)

- амплитуды нутации;

При вращающемся

роторе

определим параметры нутационных колебаний:

- амплитуды нутации;

- частота нутации;

Наиболее обширную группу представляют инструментальные погрешности гироскопов. Инструментальные погрешности - это погрешности возникающие из-за недостаточной точности и качества изготовления и сборки отдельных элементов и узлов гироскопа, несовершенства материалов и т.д. Вследствие этого относительно осей подвеса гироскопа возникают различные вредные моменты, которые будут вызывать неопределенное угловое движение главной оси гироскопа.

(1.7)

Этодвижение часто называют вредными уходами, собственными уходами или дрейфом гироскопа. Величина дрейфа гироскопа определяется следующим соотношением;

Где

-сумма всех вредных моментов, действующих относительно неподвижной точки гироскопа; Н- величина кинетического момента; Сумму всех вредных моментов разобьем условно на наиболее характерные слагаемые:

(1.8)

где

Mm- моменты сухого трения в осях подвеса;