ДАТЧИК УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

Решение относится к измерительной технике.
В качестве прототипа выбран вибрационный датчик угловой скорости по авторскому свидетельству СССР № 625164, G 01 Р 9/04, 1978 г.
Датчик угловой скорости содержит резонатор в виде тонкостенного цилиндра с двумя посадочными кольцами-основаниями на торцах.
Резонатор в средней части охвачен системой возбуждения колебаний, система съема сигнала располагается внутри резонатора.
Недостаток известного решения: низкая точность (0,025 град/с).
Этот недостаток устраняется предлагаемым решением.
Решаемая задача - совершенствование датчика угловой скорости.
Технический результат - повышение точности датчика угловой скорости без увеличения его габаритов.
Этот технический результат достигается тем, что в датчике угловой скорости, содержаш;ем резонатор в виде тонкостенного цилиндра с двумя посадочными кольцами-основаниями на торцах, систему возбуждения колебаний, систему съема сигнала, резонатор в виде тонкостенного цилиндра с двумя посадочными кольцами-основаниями на торцах выполнен с двумя глухими кольцевыми проточками в кольцах-основаниях, в одном основании проточка выполнена по внешнему диаметру цилиндра, в другом основании по внутреннему диаметру цилиндра так, что высота стенки цилиндра увеличена на глубину проточек.
Предлагаемый датчик угловой скорости приведен на чертеже: Схема датчика угловой скорости.
электромагнитной системы возбуждения колебаний (всего их 12), электродов 5 емкостной системы съема сигнала (всего их 24). Причем резонатор является подвижным якорем системы возбуждения и подвижным электродом системы съема.
Резонатор 1, охватывающие его полюса 4 системы возбуждения колебаний, выполненные с шагом в 30, двенадцать электродов 5 системы съема сигнала, расположенные напротив полюсов системы возбуждения и включенные по мостовой схеме, образуют чувствительный элемент канала первичной волны. Резонатор 1, вторые двенадцать электродов 5 системы съема сигнала, включенные по мостовой схеме, образуют чувствительный элемент канала вторичной волны, образующейся при вращении колеблющегося резонатора относительно его оси.
Датчик угловой скорости работает следующим образом: из соотношения амплитуды вторичной волны Vn, амплитуды первичной волны „, частоты радиальных колебаний со, добротности резонатора Q и угловой скорости Q:
V  - и Q следует, что амплитуду вторичной волны (следовательно, со
чувствительность и точность) можно изменить, меняя частоту колебаний и амплитуду первичной волны. Это можно сделать, уменьшив толщину стенки резонатора (что не всегда технологически возможно), или увеличив высоту стенки цилиндра на глубину кольцевых проточек 3 и 3 (на габаритах датчика это не сказывается). Частота колебаний резонатора с образованием одной полуволны по образующей цилиндра и шести волн в его поперечном сечении связана с цилиндрической жесткостью D, изгибной жесткостью К, плотностью материала р, толщиной стенки h, радиусом R, коэффициентом Пуассона v, длиной образующей 1:
2 1375D(l-v) KR (Ъ V
о  +г -тс .
phR 37рЫЧ2 ;
У 2
в резонаторе 1 под действием переменного электромагнитного поля системы возбуждения колебаний возникает стоячая механическая волна с большей амплитудой и меньшей частотой колебаний, чем у прототипа. В полюсах стоячей волны располагаются электроды 5 системы съема сигнала, входяш;ие в состав канала первичной волны, цель которого - поддержание формы стоячей волны. В нулях стоячей волны располагаются электроды 5 системы съема сигнала, входящие в состав канала вторичной волны. При вращении резонатора 1 вокруг своей оси полюса и нули будут смещаться в новое устойчивое положение, что приводит к изменению рабочего зазора между резонатором 1 и электродами системы съема сигнала канала вторичной волны, вызывая появление электрического сигнала, пропорционального скорости вращения резонатора.
Точность предложенного датчика угловой скорости характеризуется амплитудой первичной волны, добротностью резонатора и частотой его колебаний. При увеличении образующей резонатора в реальных конструкциях на 15 %, частота колебаний уменьшается в 1,4 раза, амплитуда первичной волны возрастает примерно в 1,9 раза, точность датчика угловой скорости при этом увеличивается и составляет около 0,013 град/с.