Кинематическая схема и принцип действия ДУС

ДУС представляет собой двухстепенный гироскоп, движение которого вокруг оси х ограничено упругой связью, реализуемой электрической пружиной (рис. 1).

Ротор 1 гироскопа вращается в подшипниках 5, установленных в поплавковой камере 2. Зазор между поплавковой камерой и корпусом 3 заполнен вязкой жидкостью, создающей демпфирующий момент вокруг оси х для демпфирования колебаний поплавковой камеры. Обозначение осей ДУС: ось х - выходная ось, ось у - ось чувствительности, или входная, ось z - ось собственного вращения.

 

рис.1

 

На корпусе ДУС имеется метка, указывающая положение оси чувствительности в исходном положении прибора (на рис. 2 в виде точки и стрелки).

При установки ДУС на объект ось должна быть параллельна той оси объекта, вокруг которой следует измерять угловую скорость (на рис. 1 ось У)

Оси объекта имеют обозначения:

Х - продольная ось;

У - нормальная ось;

Z - поперечная ось.

На выходной оси х установлены ротор датчика угла 4 и ротор датчика момента 6. Контур электрической пружины включает датчик угла (ДУ), блок усилителя 7, состоящий из фазочувствительного выпрямителя ФЧВ и усилителя постоянного тока УПТ, датчик момента (ДМ). Выходным сигналом ДУС является ток I в обмотке управления ДМ. Момент, создаваемый ДМ,

(1)

где - жесткость «электрической пружины»,

- крутизна выходной характеристики ДУ, блока усилителя, ДМ соответственно.

Из (1) следует, что момент пропорционален углу , т.е. момент ДМ по своей структуре эквивалентен упругому моменту, создаваемому механической пружиной. Основное преимущество «электрической пружины»

по сравнению с механической – стабильность жесткости с.

При вращении корпуса ДУС со скоростями , вокруг его выходной оси х возникает гироскопический момент.

при малом . Под действием происходит поворот поплавковой камеры на угол , с ДУ снимается сигнал, пропорциональный углу поворота . Этот сигнал после усиления поступает на ДМ, который создает момент .

В установившемся режиме () гироскопический момент уравновешивается моментом, создаваемым ДМ:

.

Или

,

где . (2)

При

, (3)

где - чувствительность ДУС, или крутизна его выходной характеристики (3).

Чувствительность ДУС является одной из основных его технических характеристик.

Сравнение (2) и (3) показывает, что угловая скорость вызывает изменение чувствительности ДУС на величину

Для уменьшения влияния этой скорости на выходной сигнал ДУС следует увеличивать жесткость с, что в свою очередь, уменьшает угол отклонения . Поэтому в ДУС угол поворота ограничен величиной град. В этом случае справедливы соотношения .

Угловую скорость вокруг оси объекта Z, с которой совпадает ось собственного вращения z при , называют перекрестной угловой скоростью.

Вокруг выходной оси х всегда есть возмущающий момент , который обусловлен тяжением токоподводов, остаточной несбалансированностью и т.д. Возмущающий момент характеризует качество изготовления ДУС. Возмущающий момент уравновешивается моментом «электрической пружины» .

При из равенства получим . Тогда

.

Величина характеризует нулевой сигнал ДУС. Нулевой сигнал может быть выражен в единицах угловой скорости

При

(4)

ДУС измеряет угловую скорость в диапазоне от до . Величина называется порогом чувствительности ДУС и определяется из равенства

,

где - момент трения вокруг выходной оси Х.