способ измерения температуры вращающихся элементов роторного вибрационного гироскопа

Формула изобретения

Способ измерения температуры вращающихся элементов роторного вибрационного гироскопа, заключающийся в измерении сигналов, пропорциональных температуре отдельных элементов, и определении по ним температурного состояния гироскопа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры путем выработки ее интегрального значения, возбуждают автоколебания ротора гироскопа, измеряют частоту этих автоколебаний и приводной скорости вращения ротора гироскопа, а значение температуры определяют по формуле



где t⁰ - интегральное по объему ротора значение температуры;

f₀ - частота измеренных автоколебаний;

K₀, C₀, A₀ - коэффициент упругости торсионов, полярный и экваториальный моменты инерции ротора при нулевой температуре соответственно;

- скорость вращения ротора;

- температурный коэффициент линейного расширения ротора и торсионов;

- температурный коэффициент модуля упругости торсионов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано в системах инерциального управления подвижных объектов.

Известен способ измерения температуры вращающихся элементов гироскопов, заключающийся в измерении сигналов, пропорциональных температуре отдельных элементов, и определении по ним температурного состояния гироскопа.

Недостатком известного способа является низкая точность измерения температуры вращающихся элементов (ротора) и отсутствие выработки интегральной оценки температуры по объему вращающихся элементов.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения температуры путем выработки ее интегрального значения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе измерения температуры вращающихся элементов гироскопа дополнительно возбуждают автоколебания ротора гироскопа, измеряют частоту этих автоколебаний и приводной скорости вращения ротора, а значение температуры определяют по формуле



где

t^o - интегральное по объему ротора значение температуры;

f₀ - частота измеренных автоколебаний;

K₀, C₀, A₀ - коэффициент упругости торсионов, полярный и экваториальный моменты инерции ротора при нулевой температуре соответственно;

- скорость вращения ротора;

- температурный коэффициент линейного расширения ротора и торсионов;

- температурный коэффициент модуля упругости торсионов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Собственная частота f_a автоколебаний ротора имеет вид



где

H = (J_x + J_yk) = C;

A = J_y + 1/2 J_yк;



Z = C/A;

J_x, J_y - полярный и экваториальный моменты инерции наружного кольца;

J_xк, J_yк - полярный и экваториальный моменты инерции внутреннего кольца;

k -коэффициент упругости торсионов ротора;

- - скорость вращения ротора.

С учетом температуры t^o ротора его параметры примут вид

C = C₀(1 + t^o)² C₀(1 + 2t^o) ;

A = A₀(1 + t^o)² A₀(1 + 2t^o) ;





k K₀(1 + 3t^o - t^o) ;





где C₀, A₀, K₀, - соответствующие параметры при нулевой температуре.

Подставляя (2) в (1), получаем:



С точностью до малых второго порядка относительно t^o выражение (3) примет вид:



Поскольку для гироскопа обеспечивается условие динамической настройки:



то из (4) получаем



Тогда



где

коэффициент пропорциональности;

= f_a - r - разность сравниваемых частот.

Таким образом, измеряемое значение температуры вращающегося ротора пропорционально разности сравниваемых частот с коэффициентом пропорциональности S.

В результате определение температуры ротора, состоящего из колец и торсионов, производят без каких-либо термодатчиков, поскольку сам ротор выполняет функцию термодатчиков. Показания температуры передается на основание гироскопа бесконтактно. Измерение температуры производят в процессе обычной работы гироскопа в качестве чувствительного элемента инерциальных систем. Точность измерения повышается за счет низкого уровня помех на частоте f_a.