Способ компенсации температурной погрешности крутизны характеристики акселерометра

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к компенсационным акселерометрам с магнитоэлектрическим силовым преобразователем с дисковым постоянным магнитом. Сущность изобретения: способ компенсации температурной погрешности крутизны характеристики акселерометра, содержащего магнитоэлектрический силовой преобразователь с дисковым постоянным магнитом с намагничиванием в диаметральном направлении, заключается в том, что компенсируют температурное изменение магнитного потока в рабочем зазоре силового преобразователя с помощью термомагнитного шунта, вводимого в магнитную систему силового преобразователя. Располагают термошунт направлением его слоев по нейтральной оси магнита, измеряют крутизну характеристики акселерометра при двух значениях температуры окружающей среды, устанавливают термошунт под углом 90° к нейтральной оси магнита и измеряют крутизну его характеристики при тех же двух занчениях температуры окружающей среды, разворачивают термошунт на угол, определяемый расчетным соотношением. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к компенсационным акселерометрам с магнитоэлектрическим силовым преобразователем с дисковым постоянным магнитом.

Известен способ компенсации температурной погрешности крутизны характеристики акселерометра, заключающийся в том, что изменяют магнитный поток в рабочем зазоре силового преобразователя путем изменения магнитного сопротивления рабочего зазора за счет деформации магнитопровода [1].

При реализации такового способа затрудняется компенсация индивидуальной температурной погрешности крутизны характеристики отдельного прибора вследствие отсутствия термокомпенсационных элементов, учитывающих индивидуальную температурную погрешность акселерометра.

Индивидуальная компенсация температурной погрешности крутизны характеристики отдельного прибора обеспечивается с помощью способа, заключающегося в том, что компенсируют температурное изменение магнитного потока в рабочем зазоре силового преобразователя путем подбора площади сечения термомагнитного шунта, набираемого из нескольких брусков различного сечения и устанавливаемого направлением своих слоев по направлению намагничивания магнита [2].

Но и этим способом не удается точно скомпенсировать температурную погрешность вследствие конечной дискретности сечения термошунтов. Кроме того, реализация этого способа затрудняется применительно к силовым преобразователям с плоским дискообразным магнитом вследствие невозможности крепления набора термошунтов.

Целью изобретения является расширение возможностей применения способа термокомпенсации с помощью термошунтов и повышение точности термокомпенсации.

Данная цель выполняется с помощью способа компенсации температурной погрешности крутизны характеристик акселерометра, содержащего магнитоэлектрический силовой преобразователь с дисковым постоянным магнитом с намагничиванием в диаметральном направлении, заключающегося в том, что компенсируют температурное изменение магнитного потока в рабочем зазоре силового преобразователя с помощью термомагнитного шунта, вводимого в магнитную систему силового преобразователя тем, что располагают термошунт направлением его слоев по нейтральной оси магнита, измеряют крутизну характеристики К акселерометра при температуре окружающей среды Т₁, крутизну характеристики К' при второй температуре окружающей среды Т₂, устанавливают термошунт направлением слоев под углом 90^о к нейтральной оси магнита, измеряют крутизну характеристики К₁акселерометра при первом значении температуры окружающей среды Т₁, крутизну характеристики К₁' при температуре окружающей среды Т₂, разворачивают термошунт направлением слоев на угол ϕ относительно нейтральной оси магнита, определяемый соотношением ϕ = arcsin , где α_а - температурный коэффициент характеристики акселерометра без термошунта; α_ш - температурный коэффициент крутизны, вносимый термошунтом; α_а = ; Δ Т = Т₂ - Т₁; α_ш =.

При положении термошунта, когда направление его слоев совпадает с нейтральной осью магнита, индукция в рабочем зазоре силового преобразователя в месте расположения термошунта равна нулю, поэтому по сечению термошунта не проходит магнитный поток от магнита. Следовательно, температурное изменение крутизны характеристики акселерометра определяется только изменением магнитного потока, вызванного изменениями энергии магнита, и магнитных сопротивлений в магнитной цепи силового преобразователя в зависимости от температуры окружающей среды. Поэтому по значениям крутизны характеристики акселерометра при двух значениях температуры окружающей среды определяется температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра, обусловленный изменением параметров самого акселерометра.

При направлении слоев термошунта под углом 90^o к нейтральной оси магнита индукция в рабочем зазоре магнита в месте нахождения термошунта максимальна. В этом случае через термошунт замыкается максимально возможный для данного сечения термошунта магнитный поток, величина которого зависит от температуры окружающей среды. Так как при повышении температуры термошунт возвращает часть потока в рабочий зазор силового преобразователя, а магнитная система магнита уменьшает величину магнитного потока, то температурные коэффициенты крутизны характеристики акселерометра, обусловленные изменением параметров акселерометра и термошунта, имеют разные знаки. Поэтому по значениям крутизны характеристики акселерометра при двух значениях температуры окружающей среды определяется разностный температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра. А так как температурный коэффициент крутизны характеристики, обусловленный температурными изменениями параметров акселерометра, определен по предыдущим изменениям, то определяется и температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра, обусловленный изменениями параметров термошунта.

Из указанного выше видно, что температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра, обусловленный температурными изменениями параметров термошунта, равен нулю при направлении слоев термошунта по нейтральной оси магнита и максимален при направлении слоев под углом 90^ок нейтральной оси магнита. Поэтому в пределах угла (90^o ≅ϕ≅ 0^о) между направлением слоев термошунта и нейтральной осью магнита есть такое значение температурного коэффициента крутизны характеристики акселерометра, определяемое температурными изменениями параметров термошунтов, которое равно температурному коэффициенту крутизны характеристики, обусловленному температурными изменениями параметров акселерометра.

В этом случае суммарный температурный коэффициент крутизны акселерометра равен нулю, и магнитный поток в рабочем зазоре силового преобразователя постоянен и не зависит от температуры окружающей среды. Следовательно, заявленным способом устраняется температурная погрешность крутизны характеристики для акселерометров с магнитоэлектрическим силовым преобразователем с дисковым постоянным магнитом с диаметральным направлением намагниченности, что расширяет возможности применения способа термокомпенсации с помощью термошунтов.

С помощью расчетного соотношения определяется угол между направлением слоев термошунта и нейтральной осью магнита, при котором осуществляется полная термокомпенсация, что повышает точность термокомпенсации.

Устранение температурной погрешности повышает точность измерений ускорений с помощью акселерометра.

На чертеже приведена конструктивная схема термокомпенсации. Направление слоев термокомпенсатора 1, совпадающее с его осью 2, ориентируется под углом ϕ относительно нейтральной оси 3 дискового постоянного магнита 4 с диаметральным направлением намагниченности. В рабочем зазоре магнита находится компенсационная катушка 5.

Операции заявленного способа заключаются в следующем.

При одном значении температуры Т₁ окружающей среды располагают термошунт направлением его слоев по нейтральной оси магнита и измеряют крутизну К характеристики акселерометра. Для устранения аддитивных погрешностей акселерометра крутизну определяют по показаниям акселерометра при двух значениях ускорения противоположного знака. Например, для измерения К устанавливают акселерометр измерительной осью по направлению вектора ускорения свободного падения и измеряют выходной сигнал акселерометра I'. Затем разворачивают акселерометр так, чтобы его измерительная ось была направлена противоположно вектору ускорения свободного падения, и измеряют выходной сигнал акселерометра I''. Крутизну характеристики К определяют из выражения К = .

При другом значении температуры Т₂, отличающееся от Т₁ на величину ΔТ, не меняя положения направления слоев термошунта, измеряют крутизну К' характеристики акселерометра. Определяют температурный коэффициент крутизны характеристики К.

Вновь устанавливают температуру окружающей среды Т₁, располагают термошунт направлением его слоев под углом 90^о к нейтральной оси магнита, измеряют крутизну характеристики К₁. Затем опять устанавливают температуру окружающей среды Т₂ и измеряют крутизну характеристики акселерометра К₁'. Определяют температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра α_ш. После этого располагают термошунт направлением его слоев под углом ϕ к нейтральной оси магнита.

Формула изобретения

СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ КРУТИЗНЫ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКСЕЛЕРОМЕТРА, содержащего магнитоэлектрический силовой преобразователь с дисковым постоянным магнитом с намагничиванием в диаметральном направлении, заключающийся в том, что компенсируют температурное изменение магнитного потока в рабочем зазоре силового преобразователя с помощью термомагнитного шунта, вводимого в магнитную систему силового преобразователя, отличающийся тем, что располагают термошунт с направлением слоев по нейтральной оси магнита, измеряют крутизну K характеристики при температуре T₁ окружающей среды, а затем измеряют крутизну K' характеристики при температуре T₂ окружающей среды, устанавливают термошунт направлением слоев под углом 90^o к нейтральной оси магнита, измеряют крутизну K₁ характеристики акселерометра при значении температуры T₁ окружающей среды, крутизну K₁ характеристики при температуре T₂ окружающей среды и разворачивают темрмошунт с направлением слоев на угол ϕ относительно нейтральной оси магнита, определяемый соотношением где температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра без термошунта ΔT = T₂-T₁;
температурный коэффициент крутизны, вносимый термошунтом.

РИСУНКИ

Рисунок 1