Методи за измерване на ускоренията
СЕНЗОРИ ЗА ЛИНЕЙНО УСКОРЕНИЕ
Цел и класификация
DUT, предназначени за измерване на ускорението на летателни апарати и въртящи се елементи на техните модули, се наричат акселерометри.
Инструментите и сензорите за линейно ускорение се използват в системите за полет и навигацияBC за решаване на различни проблеми, включително:
а) да формира сигнал за обратна връзка, пропорционален на ускорението на ВС в системите за телеуправление за траекторията на полета;
б) да издава предупредителен сигнал, когато въздухоплавателното средство достигне максимално допустимото претоварване; сигналът може да се използва от пилота или от системата за автоматично ограничаване на опасните режими;
в) да издава сигнал за изключване на вертикалната жирокорекция, когато ВС достигне определеното ускорение;
г) да издава сигнали, пропорционални на ускорението на въздухоплавателното средство към инерциалната навигационна система, където те са интегрирани за определяне на скоростта и позицията на земята.
В полетните системи сензорите трябва да предоставят информация за линейните ускорения по оситеx,y,z, свързани сAC; следователно сензорите за линейно ускорение на полетните системи са твърдо свързани сAC, и техните оси на чувствителност са ориентирани по главните оси на самолета.
В инерционните навигационни системи, в зависимост от техния тип, сензорите за линейно ускорение на инерционните навигационни системи са инсталирани на жироскопична платформа, стабилизирана в хоризонтална равнина, или са твърдо свързани с въздухоплавателно средство.
Сензорите за ъглово ускорение се използват в системите за стабилизиране на самолети спрямо центъра на масата, където техните сигнали действат върху кормилата закомпенсация на смущенията. Сигналите на сензора за ъглово ускорение могат да бъдат интегрирани, като в този случай се генерират сигнали, които са пропорционални на ъгловата скорост на самолета. Осите на чувствителност на сензорите за ъглово ускорение са ориентирани по главните оси на самолета.
За получаване на пълна информация за линейните и ъглови ускорения на самолета е необходимо да има шест сензора (три линейни и три ъглови), чиито оси на чувствителност са ориентирани по главните оси на самолета и всеки от които възприема съответния компонент на линейно или ъглово ускорение.
В системите за дистанционно управление траекторията на полета обикновено се ограничава до използването на два сензора, които възприемат компонентите на линейните ускорения по напречните оси на самолета.
Акселерометрите се класифицират според различни критерии:
1. по обхват;
2. според вида на окачването на чувствителния елемент;
3. според начина на отстраняване на сигналите;
4. по броя на измерените компоненти на ускорението;
5. по вид на изходния сигнал и др.
Методи за измерване на ускорения
Измерването на линейните ускорения е възможно чрез инерционния метод, метода за диференциране на скоростта на полета и метода за двойно диференциране на разстоянието до неподвижната база.
1.Инерционниятметод е за измерване на силата, развивана от инерционната маса, когато се движи с ускорение. Устройствата и сензорите, базирани на този принцип на работа, се наричат акселерометри.
Акселерометритепружинниикомпенсационнисе различават в зависимост от метода на измерване на силата.
При пружинните акселерометрисилата, развивана от инерционната маса, причинява еластична деформация на пружината, която създава противоположна сила. ДеформацияПружината служи като мярка за измереното ускорение и при необходимост се преобразува в електрически сигнал.
В компенсационните акселерометриинерционната сила се балансира от силата, развивана от магнитоелектрическия или друг преобразувател. Тази сила е пропорционална на силата на тока, който служи като изходен сигнал. Блоковата схема на такива акселерометри съдържа позиционна отрицателна обратна връзка.
Инерционният метод се използва и при интегриране на акселерометри, чийто сигнал е пропорционален на интеграла на линейното ускорение за определен период от време.
Интегриращите акселерометри се отличават с това, че противодействащата сила не е позиционна, а скоростна. Интегриращите акселерометри могат да бъдатдиректни, при които силата на реакция се генерира от демпфер със стабилен фактор на затихване, икомпенсиращи, при които се прилага обратна връзка по скоростта, за да се създаде силата на реакция.
Има и компенсаторни акселерометри с двойна интеграция на ускоренията; противодействащата сила се създава чрез обратна връзка върху относителното ускорение на инерционната маса.
2. Методътдиференциранена скоростта на полета се състои в диференциране на сигнала на датчика за скорост на полета по един от известните методи. Възможно е да се различават не само електрически сигнали, но и пневматични. Например, ако приложите пълното налягане на идващия въздушен поток към вариометъра, тогава показанията на последния ще бъдат функция на надлъжното ускорение.
3. Методътдвукратно диференциранена разстоянието до неподвижната база е подходящ главно за измерване на вертикално ускорение и се състои в двукратно диференциране на сигнала на висотомера по един от известните методи.
Измерванеъглови ускорения е възможно чрез подобни методи.
При инерционния метод на измерване инерционната маса е окачена на ос с една степен на свобода, минаваща през центъра на тежестта на тази маса. Измерва се моментът на инерционните сили, развиван от масата при нейното въртене с ъглово ускорение. Приложими са същите два метода за измерване на инерционните сили, както при линейните акселерометри - пружинен и компенсационен.
При определяне на ъгловите ускорения по метода на диференциация се диференцира сигналът на жироскопичния датчик за ъглова скорост.
За определяне на ъгловите ускорения по метода на двойното диференциране се използва сигналът на жироскопичния ъглов сензор.
В самолетите основното приложение е намерено чрез инерционния метод за измерване на ускоренията.
В полетните системи сензорите трябва да предоставят информация за линейните ускорения по оситеx, y, z,, свързани с въздухоплавателното средство; следователно сензорите за линейно ускорение на полетните системи са твърдо свързани към самолета и