Маятниковый компенсационный акселерометр

 

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность работы акселерометра, который содержит маятниковый чувствительньй элемент (ЧЭ) I, датчик 2 угла, фиксатор 3, экстраполятор 4, форми-- рователь 5, усилитель 6 обратной связи и датчик 7 момента. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет формировать дополнительный компенсирующий сигнал, полученный в результате квантования по уровню выходного сигнала акселерометра . При измерении больших ускорений устройство совершает движения внутри зоны, соответствующей предельным значениям измерительного преобразования . Методические ошибки измерения за счет отклонения измерительной оси акселерометра от исходного положения , определяемые средними значениями угла отклонения ЧЭ 1 акселерометра от нулевого положения, уменьшаются . 2 ил. & (Л 1C ас 4j 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (51) 4 G 01 Р 15/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3848246/24-10 (22) 18.01.85 (46) 23.12.86. Бюл. Ф 47 (72) Ю.В.Смирнов и В.В.Федчун (53) 531.768(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1075169, кл. G 01 P 15/02, 1984. (54) МАЯТНИКОВЬП1 КОМПЕНСАЦИОНН1 П1

АКСЕЛЕРОМЕТР (57) Изобретение относится к прибоI ростроению и позволяет повысить точность работы акселерометра, который содержит маятниковый чувствительный элемент (ЧЭ) I датчик 2 угла, фиксатор 3, экстраполятор 4, формирователь 5, усилитель 6 обратной связи и датчик 7 момента. Введение

ÄÄSUÄÄ 1278731 А1 новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет формировать дополнительный компенсирующий сигнал, полученный в результате квантования по уровню выходного сигнала акселерометра. При измерении больших ускорений устройство совершает движения внутри зоны, соответствующей предельным значениям измерительного преобразования. Методические ошибки измерения за счет отклонения измерительной оси акселерометра от исходного положения, определяемые средними значе-. ниями угла отклонения ЧЭ 1 акселерометра от нулевого положения, уменьшаются. 2 ил.

l27873) Изобретение относится к приборо- . строению, в частности к конструкции акселерометров — чувствительных элементов автоматических систем.

Целью изобретения является повышение точности работы путем формирования дополнительного компенсирующего сигнала, получаемого в результате квантования по уровню выходного сигнала акселерометра.

На фиг.l приведена структурная схема маятникового компенсационного акселерометра; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу акселерометра.

Акселерометр содержит расположенный в опорах корпуса прибора маятниковый чувствительный элемент (ЧЗ) l, датчик 2 угла, фиксатор 3, экстрапалятар 4,.формирователь 5, усилитель 6 обратной связи и датчик 7 момента. фиксатор 3 предназначен для определения момента превышения выходного сигнала датчика угла Бп„ над сигналом V „, соответствующему предельнопр му значению измерительного преобразования.

Управляющий сйгнал фиксатора 3 (U,) вызвает срабатывание экстраполятора 4, который запоминает мгно1 венное значение выходного сигнала усилителя 6 обратной связи в момент пр равенства Бпп и 0пп .

Формирователь 5 предназначен для корректировки формы и масштабирования выходного сигнала экстраполятора 4.

Его динамические параметры выбираются с учетом инерционных свойств акселерометра и быстродействия экстраполятора, а масштабный коэффициент выбирается равным обратному значению коэффициента усиления усилителя

6 обратной связи.

Акселерометр работает следующим образом, При измерении ускорений, величина которых не превышает предельного значения измерительного преобразования, ЧЗ акселерометра тклоняется на угол о п п . Сигнал с выхода датчика 2 угла через усилитель 6 обратной связи поступает s датчик 7 мо мента, который вырабатывает момент обратной связи, уравновешивающий момент инерционных сил, действующих на

ЧЭ акселерометра. Сигнал на выходе экстраполятора 4 в этом случае равен нулю, так как напряжение Б „ не превышает напряжения срабатывания фиксатора 3.

При измерении ускорений, величина которых превышает предельное значение измерительного преобразования, выходной сигнал датчика угла достипр гает значения U, при котором сраИ батывает фиксатор 3. Управляющий сигнал U фиксатора 3 включает экстра î полятор 4, который запоминает мгновенное значение выходного сигнала усилителя обратной связи в момент равенства Uпп и U „ . При этом выходное

Рр напряжение экстраполятора U изменяпр . ос ется скачком на величину U „К о.

Сигнал на выходе формирователя 5 появляется с некоторым запаздыванием относительно момента изменения сигнала на его выходе. Эта задержка необходима для того, чтобы исключить ,образование замкнутого контура из усилителя обратной связи, экстрапалятора и формирователя. Уровень сигнала ос на выходе формирователя в Кп раз меньше ега входного сигнала, а длительность фронта равна времени возврата ЧЗ акселерометра в положе30 ние нуля под действием дополнительгого момента обратной связи.

Таким образом, после срабатывания фиксатора на второй вход усилителя обратной связи поступает дополнительный сигнал,„ изменяющийся от нуля до пр

U . При этом на второй вход усилиИ теля обратной связи поступает дополнительный сигнал, изменяющийся от пр нуля до U . При этом к ЧЗ акселеро)

40 метра прикладывается дополнительный момент обратной связи, под действием которого ЧЭ возвращается к положению нуля. При уменьшении сигнала

U до нуля момент обратной связи а азывается равным моменту инерционных сил, действующих на ЧЭ, а выходное напряжение акселерометра при этом определяется величиной сигнала пр

VAù,, соответствующего значению П „ .

В дальнейшем при любом изменении входного воздействия („ ЧЭ акселе-.. рометра будет отклоняться от нулевого положения в ту или другую сторону, а выходной сигнал акселерометра при этом будет соответственно изменяться за счет изменения U .

Отклонение ЧЭ при изменении входного воздействия будет продолжаться, !

27873! до тех пор, пока напряжение U не

Пр превысит величины U „ . При этом вновь срабатывает фйксатор, происходит запоминание нового выходного сигнала акселерометра, сформируется новый дополнительный сигнал U „ и

ЧЭ акселерометра вновь возвращается к нулевому положению.

Графики, поясняющие работу акселерометра, получены на основании анализа работы акселерометра при измерении ускорения, заданного графиком са,„() °

В начальный момент времени Q „(t)=

=О. Сигналы на выходах экстраполято-: 15 ра и формирователя равны нулю.

При появлении u>„(t) > О происходит изменение U, а графики

U>< (t) и u „,„ (t) повторяют форму графика cD Ä(t). В момент равенства 20

U93 (t) = U98 срабатывает фиксатор и .

Вр его управляющим сигналом запускается экстраполятор. При этом напряжение на выходе экстраполятора скачкообразно изменяется на величину

Пэ = Бз ц = К„ У „ . Сигнал П,, проон пр ходя через формирователь, приобретает заданную форму, а его уровень ос снижается в К„ раз, т.е.

Чс

U = — — — U доп К э

В результате совместного действия U и У „ ЧЭ акселерометра возвращается к нулевому положению, в результате чего U становится

35 близким к нулю. Фронт нарастания

U 0, выбран таким образом, что в процессе возврата ЧЭ акселерометра к нулевому положению сохраняется условие U)) (t)+U „(t) и П Р Р1. При 40 дальнейшем увеличении я Й р проис&а ходит увеличение U от нуля ипи от

U е О, а выходной сигнал акселерометра определяется как сумма

oo ger oc @„р n . 45

U>î„ U (t)=K U +U (t)g

В момент равенства U (t)=П происходит повторное срабатывание фиксатора, а экстраполятор запоминаос Пр ет значение U =K> 2У „ . Все послевых дующие операции, связанные с построением графиков, повторяются в соответствии с изложенным и с учетом характера изменения у „().

Из графиков следует, что при измерении больших ускорений подвижная система акселерометра совершает

V движения внутри зоны, соответствую» щей предельным значениям измерительного преобразования. При этом методические ошибки измерения за счет отклонения измерительной оси акселерометра от исходного положения, определяемые средними значениями углов отклонения ЧЭ акселерометра от нулевого положения, уменьшаются.

Формула изобретения

Маятниковый компенсационный акселерометр, содержащий корпус, расположенный в нем маятниковый чувствительный элемент, датчик угла поворота чувствительного элемента, выход которого соединен с первым входом усилителя контура компенсации и с входом фиксатора, выход которого через блок формирования дополнительного сигнала соединен с вторым входом усилителя конконтура компенсации, и датчик момента, соединенный с выходом усилителя контура компенсации, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности работы, блок формирования дополнительного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных экстраполятора и масштабного формирователя, причем управляющий вход экстраполятора соединен с выходом фиксатора, а информативный вход — с выходом усилителя контура компенсации.

121873l и Ь 1

Составитель А.Трунов

Техред Н.Глущенко

Корректор В.Бутяга

Редактор А.Шандор

Заказ 6828/41 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам;изобретений и открытиИ

113035, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4