Акселерометр

 

Изобретение относится к измерению линейных ускорений. Цель изобретения - повышение точности измерения ускорений. Стабилизируя напряжение с измеряемой катушки, размещенной в зазоре электромагнита, можно получить прямо пропорциональную зависимость между периодом и амплитудой .// I б индукции. Если в процессе стабилизации суммы периодов нарушится их разность , то в этом случае произойдет нарушение равновесия сил, действующих на инерционный элемент 1. Он сместится , напряжение с датчика 6 через блок 7 коррекции воздействует на уп-« равляемые генераторы 20 и 21, и разность периодов восстановится. Восстановится и равновесие сил,, действующих на инерционный элемент 1. После переходного процесса в акселерометре установится баланс сил, действующих на. инерционньй элемент 1 . Сумма периодов , а также индукций будет постоянной , а разность периодов пропорциональна измеряемому ускорению. Эта разность измеряется в измерителе 24 разности периодов и подается на блок 19 индикации. 1 ил. о сл 00 00 ел о со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (594 С 01 Р 15 08

®CPr.gg

fag

@ 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЯ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1101744 (21) 4053418/24-10 (22) 14.04.86 (46) 30.03.88. Бюл. Ф 12 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.Н.Григорьев, Ю.Н.Суббота, Г.А.Сапожников и А,И.Шмелев. (53) 531.768(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1101744, кл. G 01 P 15/08, 1983. (54) АКСЕЛЕРОМЕТР (57) Изобретение относится к измерению линейных ускорений. Цель изобретения — повышение точности измерения ускорений. Стабилизируя напряжение с измеряемой катушки, размещенной в зазоре электромагнита, можно получить прямо пропорциональную зависимость между периодом и амплитудой индукции. Если в процессе стабилизации суммы периодов нарушится их разность, то в этом случае произойдет нарушение равновесия сил, действующих на инерционный элемент 1, Он сместится, напряжение с датчика 6 через блок 7 коррекции воздействует на уп- 1 равляемые генераторы 20 и 21, и разность периодов восстановится. Восстановится и равновесие сил,, действующих на инерционный элемент 1. После переходного процесса в акселерометре установится баланс сил, действующих на инерционный элемент 1. Сумма периодов, а также индукций будет постоянной, а разность периодов пропорциональна измеряемому ускорению. Эта разность измеряется в измерителе 24 разности периодов и подается на блок

19 индикации. 1 ил.

1385079

Изобретение относится к измерению параметров движения подвижных объектов, в частноСти к измерению линейных ускорений.

Целью изобретения является повыше5 ние точности измерения ускорений.

На чертеже представлена упрощенная функциональная структурная схема акселерометра. 10

Акселерометр содержит инерционный элемент 1, расположенный между электромагнитами 2 и 3, обмотки которых соединены с вьмодами первого 4 и вто-рого 5 усилителей мощности, датчик положения 6 инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции 7, выход которого сое-., динен с первыми входами блока 8 суммирования и блока 9 вычитания, вторые 20 входы которых соединены с вьиодом первого источника опорного напряжения 10, чувствительные элементы первого 11.и второго 12 датчиков индукции, выполненные в виде измеритель- 25 ной катушки и размещенные в зазорах между инерционным элементом 1 и соответствующим электромагнитом 2 и 3, два демодулятора 13 и 14, две схемы сравнения 15 и 16, первый 17 и вто- 30 рой 18 интеграторы и блок индикации

19. Входы демодуляторов 13 и 14 соединены с выходами чувствительных элементов первого 11 и второго 12 датчиков индукции, а выходы — с первыми входами схем сравнения 15 и 16, выходы которых соединены с входами соот-" ветствующих интеграторов 17 и 18.

Входы первого и второго управляемых по частоте генераторов 20 и 21 присо- 40 единены к выходам блоков суммирования 8 и вычитания 9 соответственно, а их выходы соединены а первыми входами модуляторов 22 и 23, вторые входы которых подключены к интеграто- 45 рам 17 и 18, а выходы — к входам первого и второго усилителей мощности 4 и 5 соответственно. Выходы первого и второго управляемых по частоте генераторов 20 и 21 подключены к измерителю разности периодов 24, выход которого соединен с блоком индикации

19. Второй источник опорного напряжения 25 соединен с вторыми входами . схем сравнения 15 и 16. При этом модуляторы 22 и 23, усилители мощности

4 и 5, электромагниты 2 и 3, чувствительные элементы первого 11 и второго 12 датчиков индукции, находящиеся в полях электромагнитов 2 и 3, демодуляторы 13 и 14, схемы сравнения 15 и 16, а также интеграторы 17 и 18, подключенные каждый к одному из входов соответствующего модулятора 22 и

23, образуют два замкнутьж контура регулирования величины индукции в зазорах между инерционным элементом 1 и электромагнитами 2 и 3. Кроме этого, на чертеже обозначен измеритель суммы периодов 26, задатчик кода суммы периодов 27, третья схема сравнения 28, цифроаналоговый преобразователь 29, третий интегратор 30, причем входы измерителя суммы периодов 26 подключены к выходам управляемых по частоте генераторов 20 и 21, один вход схемы сравнения 28 соединен с выходом измерителя суммы периодов 26, другой ее вход соединен с выходом за- . датчика кода суммы периодов 27, выход схемы сравнения 28 подключен к входу цифроаналогового преобразователя 29, выход которого соединен с входом третьего интегратора 30, а его выход подключен к третьим входам блоков суммирования 8 и вычитания 9.

Измеритель суммы периодов 26, схема сравнения 28, цифроаналоговый преобразователь 29, третий интегратор 30, блоки сложения 8 и вычитания 9, а также управляемые по частоте генераторы 20 и 21 образуют контур регулирования суммы периодов с цифровым измерителем отклонения текущей суммы периодов от заданной, включающим в себя измеритель суммы периодов 26, третью схему сравнения 28 и задатчик суммы периодов 27.

Акселерометр работает следующим образом.

Первый контур регулирования величины индукции в зазоре между инерционным элементом 1 и электромагнитом

2, образованный элементами и блоками 11, 13, 15, 17, 22, 4, 2 и идентичный второй контур регулирования величины индукции в зазоре между элементами и инерционным элементом 1 и электромагнитом 3, образованный элементами и блоками 12, 14, 16, t8, 23, 5 и 3, обеспечивают пропорциональную зависимость между периодом подаваемого на модуляторы 22 и 23 r åðåìåííoãî напряжения и индукцией в зазорах.

Происходит это следующим образом.

Контур регулирования индукции поддерживает постоянной амплитуду напря1385079 жения, снимаемого с чувствительного элемента датчика индукции 11 (12), выполненного в виде измерительной катушки. Это напряжение можно предста5

2Й . 2 )

U = --k sin — t

М4КС

Частота, а следовательно, период этого напряжения задаются управляемым по частоте генератором 20 (21). Поэтому для всех значений частоты.можно записать:

Uî

2Е

15 где  — амплитудное значение индукции в зазоре, U, — напряжение на выходе источника 25 опорного сигнала, 20

Т вЂ” период напряжения на выходе упр авля eMor o r e нератора, 2_#_k — постоянный коэффициент.

Таким образом, стабилизируя напря- 25 жение (точнее его амплитудное значение), с измеряемой катушки, размещен ной в зазоре электромагнита, можно получить прямо пропорциональную зави. симость между периодом Т и амплитудой индукции В „ е

В установившемся режиме частота управляемого генератора 20 определя- ется выходным напряжением блока суммирования 8, которое равно сумме вьг ходных напряжений первого источника опорного напряжения 1О, блока динамической коррекции 7 и третьего интегратора ЗО. Частота управляемого генератора 21 определяется выходным напряжением блока вычитания 9, кото40 рое равно сумме опорного напряжения первого источника 10 и выходного напряжения третьего интегратора 30 за вычетом выходного напряжения блока 45 динамической коррекции 7. При смещении инерционного элемента 1 под действием инерционных сил, например, влево напряжение с датчика положения

6 через блок динамической коррекции

7, где вырабатываются и добавляются к нему напряжения, пропорциональные производным от перемещения, подается на блоки суммирования 8 и вычитания 9. Проходя через блок суммирования 8 со знаком "+", оно увеличивает частоту управляемого генератора 20, уменьшив тем самым индукцию в зазоре электромагнита 2. Проходя через блок вычитания 9 со знаком "-", оно уменьшает частоту управляемого генератора

21, увеличив тем самым индукцию в зазоре электромагнита 3. Изменение индукций достигает такой величины, что получающаяся новая разность магнитных сил уравновешивает инерционную силу, вызванную наличием измеряемого ускорения.

Рассмотрим случай, когда ускорение остается постоянным, а самопроизвольно изменились частоты управляемых по частоте генераторов 20 и 21. В этом случае изменяется текущее значение суммы периодов, измеренное измерителем суммы периодов 26, на выходе третьей схемы сравнения 28 появляется код рассогласования текущего значения относительно заданного задатчиком 27. Этот код преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 29 в напряжение, которое приводит к изменению выходного напряжения третьего интегратора 30, которое в свою очередь через блоки суммирования 8 и вычитания 9 без изменения знака изменяет частоты управляемых генераторов 20 и 21. Напряжение третьего интегратора 30 изменяется до тех пор, пока код измеренной суммы периодов с измерителя суммы периодов 26 не станет равным коду с задатчика 27 кода суммы периодов.

Если в процессе стабилизации суммы периодов нарушится их разность, то в этом случае произойдет нарушение равновесия сил, действующих на инерционный элемент 1. Оно смещается и тогда напряжение с датчика рассогласования 6 через блок динамической коррекции 7 воздействует на управляемые генераторы 20 и 21 и разность периодов восстанавливается. При этом восстанавливается равновесие сил, действующих на .инерционный элемент 1.

Таким образом, после переходного процесса в акселерометре устанавливается баланс сил, действующих на инерционный элемент 1, при этом сумма периодов, а также индукций постоянная, наперед заданная величина, а разность периодов пропорциональна измеряемому ускорению. Эта разность измеряется в измерителе 24 разности периодов 21 и подается на блок индикации 19.

1385079

Формула изобретения

Составитель К.Лукомский

Техр ед М. Дидык Корректор И. Эрдейи

Редактор H.Ãîðâàò

Заказ 1409/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Таким образом поддерживаются выполнения соотношений, описываемых системой уравнений:

Т + Т> const

1 5

Т вЂ” Т = k""

1 Д 9

В, + В9 = const

В1 — Вр = к9 где Т вЂ” период переменного тока в электромагните, 10

 — индукция в зазоре; а — измерение ускорения

k u k 1 — коэффициенты пропорциональности

Введение цифрового контура стабилизации суммы периодов позволяет наиболее полно реализовать преимущества, которые заключаются в преобразовании инерционных сил в разность периодов, измеряемую с высокой точностью. 20

Акселерометр по авт. св, N 1101744, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения ускорений, в него введены последова- r тельно соединенные измеритель суммы периодов, третья схема сравнения, цифроаналоговый преобразователь и третий интегратор, а также задатчик кода суммы периодов, причем входы измерения суммы периодов подключены к выходам управляемых по частоте генераторов, выход задатчика кода суммы периодов подключен к второму входу третьей схемы сравнения, а выход тр1етье"o интегратора подключен к третьим входам блоков суммирования и вычитания.