СПОСОБ ОЦЕНКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДАТЧИКОВ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ
METHOD TO ASSESS DYNAMIC CHARACTERISTICS OF ANGULAR SPEED SENSORS

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения динамических характеристик датчиков угловых скоростей в условиях воздействия на них статического ускорения путем измерения их частотных характеристик.
Известен способ определения частотных характеристик акселерометров с использованием двойной центрифуги с независимыми приводами двух платформ, представляющей собой ротор с установленным на нем поворотным столом. Исследуемый датчик помещают на некотором фиксированном расстоянии r от оси вращения поворотного стола, при этом двойная центрифуга воспроизводит одновременно постоянные и гармонические линейные ускорения, пропорциональные скорости вращения центрифуги, амплитуда которых зависит от расстояния от центра вращения до первичного преобразователя датчика. Исключение погрешностей, вызванных чувствительностью некоторых типов акселерометров к угловой скорости, достигается путем задания скорости вращения поворотного стола, равной скорости вращения основной оси центрифуги в обратном направлении [Синельников А..Е. Низкочастотные линейные акселерометры. Методы и средства поверки и градуировки. - М.: Изд-во стандартов, 1979, с.87-89].
Данный способ выбран за прототип предлагаемого изобретения.
Указанный способ позволяет производить определение частотных характеристик акселерометров, однако не применим для датчиков угловой скорости, поскольку обеспечивается гармоническое изменение линейного ускорения, а не угловой скорости.
Задачей изобретения является совершенствование способа оценки динамических характеристик датчиков угловой скорости, в частности, при воздействии на них статических ускорений более lg путем измерения их частотных характеристик (амплитудно-частотной и фазочастотной).
Поставленная задача решается тем, что датчик угловой скорости устанавливают на поворотный стол двойной центрифуги таким образом, что ось вращения малого стола совпадает с осью чувствительности исследуемого датчика Статическое ускорение, воздействующее на исследуемый прибор, при этом будет составлять
ротора
, где Ω - угловая скорость вращения ротора центрифуги, R - расстояние между осями вращения ротора и поворотного стола. Погрешности воспроизведения ускорения, вызванные неточностью установки датчика на оси стола, можно считать несущественными. При этом скорость вращения поворотного стола задается равной скорости вращения основной оси центрифуги в обратном направлении.
стола
ротора
Для обеспечения возможности определения частотных характеристик датчиков угловой скорости поворотный стол кроме постоянного вращения реализует гармонические колебания угловой скорости. В результате скорость вращения поворотного стола изменяется по гармоническому закону Ω=sin(ωt)-Ω. При этом на вход исследуемого датчика будет поступать модулированный сигнал угловой скорости заданной частоты Ω=sin(ωt), где ω - частота гармонических колебаний угловой скорости
<mrow><mi>A</mi><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mi>в</mi><mi>ы</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mi>в</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>ψ</mi><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>в</mi><mi>ы</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>в</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>ω</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>
вых
вх
вых
вх
Определение частотных характеристик исследуемого датчика производится путем последовательного изменения частоты ω задаваемых гармонических колебаний угловой скорости поворотного стола. Получение амплитудно-частотной характеристики производится путем сравнения амплитуд сигнала на входе и на выходе датчика угловой скорости на различных частотах задаваемых гармонических колебаний:
, где A(ω) - амплитуда сигнала на выходе датчика, A(ω) - амплитуда сигнала на входе датчика. Получение фазочастотной характеристики производится путем сравнения фазы сигнала на входе и на выходе датчика угловой скорости на различных частотах задаваемых гармонических колебаний:
, где Ψ(ω) - фаза сигнала на выходе датчика, Ψ(ω) - фаза сигнала на входе датчика.
В результате появляется возможность производить определение динамических характеристик датчиков угловой скорости в условиях воздействия на них статических линейных ускорений более lg путем измерения их частотных характеристик.