соотношением ϕ(q,ξ) = −arctg2ξq(1− q2 ) . Графически она представлена семейством кривых на рис.35.

Рис. 35

Отсюда следует, что фазовые ошибки уменьшаются с уменьшением .

Таким образом наиболее рациональным является значение , определяемое из соображений постоянства коэффициента передачи. Чаще всего

= 0,7.

3.1.2. Гиротахометр с электрической пружиной

Основным недостатком рассмотренного выше прибора является большая кинематическая ошибка. Она не может быть уменьшена обнулением угла поворота гироузла , т.е. обнулением или хотя бы уменьшением выходного сигнала. Дело в том, что с уменьшением уменьшается разрешающая способность прибора по выходу.

Выходом из положения является создание гиротахометра с электрической пружиной. Его схема представлена на рис.36.

80

Прибор состоит из гироузла 1, преобразователя угловых перемещений в электрический сигнал ДУ, датчика момента ДМ и усилителя У. Как и в

предыдущем случае, поворот основания с угловой скоростью ωZ0 приво-

Mгу = HωZ0 sin(HωZ0 ) . Следствием этого является поворот гироуз-

ла вокруг оси на некоторый угол . В результате на выходе преобразователя угловых перемещений вырабатывается электрический сигнал

Uду = kдуβ. Этот сигнал усиливается усилителем У, на выходе которо-

го появляется ток Iдм = kуUду = kуkдуβ.

Датчик момента представляет собой электрическую машину, вырабатывающую момент, прямо пропорциональный управляющему току, пи-

тающему ее, т.е. M дм = kдм Iдм = kдмky kду β .

Очевидно, что при некотором значении угла поворота гироузла момент, развиваемый моментным датчиком, становится равным гироскопи-

ческому, т.е. Mг = ωZ0Hsin(HωZ0 ) = Mдм = kдмkуkдуβ. Таким

образом элементы замкнутого контура – преобразователь угловых перемещений в электрический сигнал, усилитель и моментный датчик, - создавая момент, противодействующий гироскопическому и

81

пропорциональный углу поворота гироузла, заменяет собой обычные центрирующие пружины, используемые в предыдущем приборе. Отсюда и название прибора – гиротахометр с электрической пружиной. Жесткость электрической пружины легко менять изменением коэффициента передачи усилителя ky. Так, увеличивая ky, можно сделать угол отклонения гиро-

узла β = HωZ0 sin(HωZ0 )/ kдмkуkду сколь угодно малым,

практически равным нулю. Тем самым обнуляются и кинематические ошибки гиротахометра.

Мерой угловой скорости поворота основания в рассматриваемом при-

, т.к. β ≈ 0.

Использование в приборе электрической пружины позволяет существенно расширить диапазон измеряемых ускорений. При этом на точность измерения не влияют коэффициенты передачи ни преобразователя угла, ни усилителя.

Вместе с тем в таких устройствах имеются и свои трудности. Так пороговая чувствительность здесь определяется остаточным выходным током усилителя. Он может быть сделан весьма малым по сравнению с максимально возможным выходным током усилителя, но не может стать нулевым. Важным фактором является также и непостоянство остаточного выходного тока.

Тем не менее оценка возможностей существующей электронной элементной базы позволяет утверждать, что гиротахометры с электрической пружиной, в целом, гарантируют гораздо более высокое качество, нежели гиротахометры с механической пружиной.

Уравнение движения такого гиротахометра, получаемое из условия равновесия моментов в проекции на ось Y0 в динамике, характеризует его

с недемпфированными колебаниями. Такой прибор практически непригоден для работы. Необходимо демпфирование колебаний в нем, т.е. введе-

ние в уравнение его динамики члена kД β• , что реализуется соответствующим корректирующим звеном в усилителе. Тогда уравнение

82