Компенсационный акселерометр

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и уменьшение динамической погрешности. Действие ускорения вызывает перемещение инерционного элемента (ИЭ) 2, которое преобразователем (ПП) 4 преобразуется в электрический сигнал. Сигнал с выхода ПП 4 через вход сумматора 10 и усилитель 5 поступает в 1 обмотку 7 обратного преобразователя (ОП) 6, который создает компенсирующее усилие. Движение ИЭ 2 вызывает сигнал во 2 обмотке 8 ОП 6, который после усиления предварительным усилителем 11 поступает на другой вход сумматора 10 и вход выходного усилителя 12. Выходной сигнал усилителя 12 через 3 обмотку 9 ОП 6 создает демпфирующее усилие, которое с усилием, создаваемым обмоткой 7, приводит к успокоению колебаний.1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК () 9) (11) (51)5 G 01 P 15/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 4 Я

О 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4802985/10 (22) 25,01.90 (46) 23.04;92. Бюл. М 15 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) А.А.Папко, В.Н.Колганова, С.Н.Вяткин и

Т.Н,Балашова (53) 531.768(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1396770, кл. G 01 P 15/13, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N- 1486933, кл. G 01 P 15/13, 1987. (54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — расширение частотного диапазона и уменьшение

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения статических и динамических ускорений подвижных объектов.

Известен акселерометр, содержащий инерционный элемент, колебательную систему, преобразователь перемещения в электрический сигнал, усилитель цепи прямого преобразования с дифференцирующими цепями коррекции, обратный преобразователь, масштабный резистор и активный RCфильтр, подключенный к масштабному резистору, Наиболее близким по технической сущности является акселерометр, содержащий инерционный элемент, колебательную систему, преобразователь перемещения вэлектрический сигнал, усилитель цепи прямого динамической погрешности. Действие ускорения вызывает перемещение инерционного го эл е мента (ИЭ) 2, которое преобразователем (ПП) 4 преобразуется в электрический сигнал. Сигнал с выхода ПП

4 через вход сумматора 10 и усилитель 5 поступает в 1 обмотку 7 обратного преобразователя (ОП) 6, который создает компенсирующее усилие. Движение ИЭ 2 вызывает сигнал во 2 обмотке 8 ОП 6, который после усиления предварительным усилителем 11 поступает на другой вход сумматора 10 и вход выходного усилителя 12. Выходной сигнал усилителя 12 через 3 обмотку 9 ОП 6 создает демпфирующее усилие, которое с усилием, создаваемым обмоткой 7, приводит к успокоению колебаний. 1 ил. преобразования, соединенный через масштабный резистор к первой катушке обратного преобразователя, а также самостоятельный канал демпфирования, состоящий из последовательно соединенных второй обмотки обратного преобразователя, предварительного усилителя и выходного усилителя, выход которого соединен с третьей катушкой обратного преобразователя.

Недостатком данного акселерометра является то, что минимальные искажения

АЧХ наблюдаются в нем в достаточно узком интервале частот, например при динамической ошибке минус 2,5 от 0 до 0,5 N/Q4

При малых значениях со требования минимума динамической ошибки в широком интервале частот не выполнимы.

1728807

55

Цель изобретения — расширение частотного диапазона и уменьшение динамической погрешности.

Отличительными признаками устройства является введение сумматора и дополнительных связей между его первым входом и выходом преобразователя перемещения, между его вторым входом и выходом предварительного усилителя канала демпфирования, между его выходом и входом усилителя цепи прямого преобразования.

На чертеже представлена схема предлагаемого акселерометра.

На схеме 1 — чувствительный элемент, 2— инерционный элемент, 3 — колебательная система, 4 — преобразователь перемещения в электрический сигнал, 5 — усилитель цепи прямого преобразования, 6 — обратный преобразователь, 7 — первая обмотка обратного преобразователя (ОП), 8 — вторая обмотка ОП, 9 — третья обмотка ОП, 10— масштабирующий резистор, 11, 12 — предварительный усилитель и выходной усилитель канал демпфирования, 13 калибровочный резистор, 14 — сумматор.

Акселерометр работает следующим образом, При воздействии постоянного или переменного ускорения на чувствительный элемент 1, т.е. на инерционный элемент 2 и колебательную систему 3, инерционный элемент 2 смещается относительно своего исходно ro состоя н ия. Перемещение инерционного элемента 2 преобразовывается в преобразователе 4 в электрический сигнал, который подается через один из входов сумматора 14, на вход усилителя цепи прямого преобразователя 5, усиливается в нем и подается через масштабирующий резистор в

1-ю обмотку 7 ОП 6. В результате взаимодействия тока в этой обмотке с полем постоянного магнита ОП возникает сила, стремящаяся возвратить инерционный элемент 2 в исходное состояние. Изменение ускорения во времени приводит к колебаниям инерционного элемента 2. В этом случае во второй обмотке 8, подключенной к входу предварительного усилителя 11, наводится

ЭДС, пропорциональная скорости перемещения инерционного элемента 2. Эта ЭДС усиливается усилителем 11 и с его выхода подается на вход выходного усилителя мощности 12 канала демпфирования и на другой вход сумматора 14, с выхода которого на вход усилителя 5. Сигналы с выходов усилителей 5 и 12 подаются в первую 7 и третью

9 обмотки ОП 6, Взаимодействие демпфирующих токов в обмотках 7 и 9 с полем постоянного магнита ОП 6 приводит к успокоению колебаний инерционного элемента. Совокупное действие двух этих сигналов приводит к возможности формирования плоской без подъемов АЧХ в достаточно широком интервале.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно увеличить частотный диапазон измерений и уменьшить динамические погрешности по сравнению с известными решениями. Экспериментально подтверждено, что предлагаемое решение обеспечивает одновременное уменьшение динамической погрешности и увеличение частотного диапазона измерений не менее чем в (1,5 — 2) раза.

Формула изобретения

Компенсационный акселерометр, содержащий чувствительный элемент, включающий в себя инерционный элемент и колебательную систему, связанные с ним преобразователи перемещения в электрический сигнал и обратный преобразователь, усилитель, выход которого через масштабирующий резистор подключен к первой обмотке абратного преобразователя, последовательно соединенные вторую обмотку обратного преобразователя, предварительный усилитель, выходной усилитель, калибровочный резистор и третью обмотку обратного преобразователя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и уменьшения динамической погрешности, в него введен сумматор, один вход которого подключен к выходу преобразователя перемещения в электрический сигнал, другой вход соединен с выходом предварительного усилителя, а выход подключен к входу усилителя, 1728807

Г )

Составитель. А.Альшаев

Редактор Н.Тупица Техред М,Моргентал Корректор М.Кучерявая

Заказ 1406- Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101