Общая характеристика Измерительных Преобразователей.

Схема измерения, стабилизации параметров в зоне А

Физико-технические свойства пространства.

Тема 1. Назначение, место и роль Измерительных преобразователей (ИП) и датчиков (Д) в структуре производственно-технологических отношений.

Задачи курса

VIII. Вступление

VII. Тема 7. Демпфирующие устройства.

VI. Тема 6. Опоры и подвесы ЧЭ ИП и Д.

V. Тема 5. Интегрированные узлы и элементы ИП и Д на основе кварцевых и кремниевых структур.

IV. Тема 4. Датчики сил и моментов сил. Механические и электромеханические преобразователи. Преобразователи вида энергии в составе ИП. Обратные преобразователи.

Получение студентами базовых знаний о назначении Мосте и роли измерительных преобразователей (ИП) неэлектрических величин, приборов и датчиков в инфраструктуре , в составе технических систем различного назначения.

Ознакомление с физическими основами, особенностями конструкторских решений и с ролью элементов ИП и Д в формировании информации заинтересованным потребителям, в первую очередь, применительно к задачам управления движением подвижных объектов и навигации.

Обретение практических навыков исследования, расчета и проектирования элементов ИП и Д с учетом конкретики их применения в задачах объектов различного класса.

 

 

 

(вернуться к оглавлению)

Навигация – это наука о законах движения центра масс объекта, перемещающихся из одной точки пространства в другую точку по желаемой траектории в заданное время при минимальных энергозатратах.

Для того, что бы решить физико-техническую задачу нужно знать потребность, которую необходимо обеспечить в результате решения сформулированной задачи.

Для этого требуется знание ограничения, в рамках, в границах которых будет решаться задача. В частности, необходимо знать, по возможности, объективные свойства окружающего пространства и характерные ориентиры, отражающие эти свойства, которые могут быть смоделированы на борту и служить базой отсчета. Какие конкретные параметры, доступные для наблюдения, измерения, моделирования, характеризуют интересующие нас свойства окружающего пространства и какие из них мы можем и должны обеспечить в замкнутом пространстве А подвижного объекта.

 

 

 

Рис. К вопросу моделирования базовых ориентиров.

 

 

Надо найти способ моделирования объективных параметров пространства в области А, на борту подвижного объекта. Важно обеспечить максимально близкое соответствие модели базового ориентира самому объективному ориентиру пространства. От этого зависит качество решаемой задачи (точность, безопасность, экономичность, временные факторы и др.).

1. Для этого надо обладать знанием законов пространства.

2. Возможностью измерения и моделирования этих параметров. Сравнивать текущие параметры пространства с параметрами моделей в искусственно созданной области пространства и устранять возникающие рассогласования.

3. Измерять пространственную ориентацию осей ЛА относительно приборных моделей базовых ориентиров и управлять их положением в соответствии с решаемыми задачами.

 

 

Рис. Схема формирования команды управления

 

Рис. Система стабилизации параметра в области – А

 

Для решения этой общей задачи мы должны располагать измерительными преобразователями. Основным узлом любого преобразователя является чувствительный элемент, который непосредственно воспринимает контролируемую величину.

 

(вернуться к оглавлению)

 

Акселерометр(измеряет кажущееся ускорение)

На рис. Представлена обобщенная структура электромеханическтого измерительного преобразователя (ИП)

ΔU(t) Сигнал управления

Рис. Обобщенная структура ИП

 

Позициями на Рис. обозначены:

ЧЭ - чувствительный элемент. Узел ИП, непосредственно воспринимающий измеряемый, контролируемый параметр физический среды и преобразующий его в промежуточный параметр в ИП в форму удобную для последующего анализа. В акселерометре это масса m, в гироскопических устройствах – кинетический момент .

Чаще всего входное воздействие на ЧЭ преобразуется в перемещение ЧЭ или деформацию элементов конструкции.

ПММ - передаточно-множительный механизм. Преобразует механическое смещение в механическое смещение иного диапазона, масштаба. Например, с использованием редуктора (в прецизионных ИП практически не применяется). В интегральных ИП это может быть упругий элемент в виде консольной балки, в которой точки приложения инерционной силы и «наблюдаемая» с помощью ДП точка упругой балки не совпадают. Здесь скрытно представлена передаточная функция ПММ.

КЗ –колебательное звено. Включает динамические звенья (инерционное, демпфирующее, позиционное), смещение которого - X₂преобразуется в электрический сигнал в ДП.

ДП или ДУпреобразователь механического смещения ЧЭ (линейного или углового) в электрический сигнал - U₁. Это прямой преобразователь вида энергии (механической, запасаемой в ЧЭ, в электрическую).

УС - усилитель - преобразователь, усиливает сигнал U₁ по напряжению – U₂ и по мощности, обеспечивая его сопряжение с потребителями информации и с системой отображения (СО). В его состав может включаться преобразователь аналогового сигнала в цифровой эквивалент с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

СО - система отображения информации.

 

 

Кинематическая схема акселерометра

 

 

	max

		Корпус
	ЧЭ - М
		Датчик перемещения ЧЭ

 

(доработать рисунок или взять со стр. 17)

Рис. Кинематическая схема

 

На рис. обозначены основные конструктивные элементы и их взаимная кинематическая связь.

Условие динамического равновесия ЧЭ может быть записано в виде:

.

В установившемся режиме имеем:

-

-

Т.е, смещение x ЧЭ относительно корпуса пропорционально измеряемой компоненте ускорения a_x.

Здесь: - k_д – коэффициент демпфирования (демпфер не показан);

- с – жесткость упругих связей ЧЭ с корпусом.

2. Параметры ориентации и навигации.
Координаты центра тяжести ЛА относительно земли.