Акселерометр

 

Союз Советскик

Социалистических

Ресйублни

ОЛИСАНИЕ 901913

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 04. 06. 80 (2! ) 2936160/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30. 01. 82, Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 02. 02.82. (51)М. Кл.

6 01 P 15/08

9мударетввжЫ1 квинтет

СССР ао «алаи нзабретеннй и вткрытнй (53) УДК 531. 768 (088.8) 1

Ю. А. Абрамов, В. А. Ермолаев и В. В. Терешков ( (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АКСЕЯЕРОИЕТР

Изобретение относится к измери-тельной технике и может быть использовано, например, для измерения линейных ускорений с представлением результата в цифровой форме.

Известны акселерометры, содержащие полный ротор, частично заполненный жидкостью с большим коэффициентом отражения, например, ртутью, и приводимый в равномерное движение двигателем, и фотоэлектрический датчик положения жидкости 1 1.

Вследствие того, что выражение для градуировочной характеристики линеариэуется, имеет место погрешность

15 нелинейности.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является акселерометр, содержащий полный цилиндр

20 с жидкостью, составленной в виде смеси двух компонентов с различными плотностями и различными степенями оптической прозрачности, привод постоянной скорости и фотоэлектрический датчик положения L2).

Однако в данном устройстве имеет место погрешность нелинейности, величина которой растет с увеличением измеряемого ускорения. Эта погрешность обусловлена линеаризацией выражения для градуировочной характеристикии.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем устранения погрешности нелинейности.

Указанная цель достигается тем, что в акселерометр введены два двоичных счетчика, схема переноса прямого и обратного кодов, схема задержки, триггер, элементы И и ИЛИ, при этом первый датчик положения соединен с первым входом элемента ИЛИ; выход которого соединен с первым вхо- дом схемы задержки, а выход схемы задержки соединен со входами первого счетчика, второй датчик положения со- единен с первыми входами первого и

Э 90191 второго элементов И, выход второго элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ, а выход первого элемента И соединен со вторым входом схемы задержки, причем вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера и с первым и вторым входами третьего и четвертого элемен" тов И, вторые входы которых соединены 1 с первым входом триггера, а второй вход триггера - с выходом пятого элемента И, входы которого соединены с выходами нулевых разрядов второго счетчика, причем выходы первого счет- чика через схему переносов прямого и. обратного кодов соединены с входами разрядов второго счетчика со сдвигом на один разряд в сторону старшего разряда, .при этом схема переноса пря- мого и обратного кодов соединена с двумя входами схемы задержки.

На чертеже представлена схема ак" селерометра.

Акселерометр содержит измеритель" но-преобразовательную головку 1, которая состоит иэ двух датчиков 2 и 3 положения и чувствительного элемента 4 в виде сосуда, частично запол" ненного жидкостью и приводимого в равномерное вращение двигателем, триггер 5, элементы И 6-10, элемент ИЛИ 11, схему 12 задержки, двоичные счетчики 13 и 14, схему 15 переноса прямого и обратного кодов.

Устройство работает следующим образом.

Чувствительный элемент 4 иэмерительно-преобразовательной головки воспринимает информацию о величине и знаке ускорения, которая измеряется с помощью датчиков 2 и 3 положения, С выходов датчиков положения снимаются сигналы в виде числоимпульсной последовательности, при этом на выходе датчика 2 число импульсов равно и (а + bj)la, (1) а на выходе датчика 3

М» = (а-bj) 4, (2) где а и b - некоторые постоянные коэффициенты;

56

- линейное ускорение, подлежащее измерению.

Разность квадратов числа импульсов на выходе датчика 2 и датчика 3 есть линейная функция ускорению

И

И„ -М» =2bj (3)

Реализация данной зависимости осуществляется предлагаемой схемой.

В исходном положении триггер 5 и счетчики 13 и 14 находятся в нулевом состоянии.

Первой начинает поступа ь и мпул ь сная последовательность с выхода дат" чика 2 через элемент ИЛИ 11 и схему 9 задержки. Счетчик 13 производит подсчет этого числа импульсов. Этими же импульсами осуществляется поразрядный перенос прямого кода числа, записанного в счетчике 13, в счетчик 14. Перенос кода начинается с младшего разряда счетчика 13 и осуществляется по счетным входам счетчика 14 через схему 15 йереноса прямого и обратного кодов со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов.

При этом устройство работает в соответствии с рекуррентным соотношением

j,-. (n-1) - г(-1)1, (4)

» где g- текущее значение входного количества импульсов.

Таким образом с поступлением каждого очередного иипульса с выхода датчика 2 положения в счетчике 14 записывается число, равное квадрату числа входных импульсов. Схема 12 задержки обеспечивает постоянство импульсов в счетчике 13 после окончания переноса .импульсов из счетчика 13 в счетчик 14.

После окончания поступления импульсов с выхода датчика 2 счетчик 13 переводится в исходное состояние, а » в счетчике 14 записывается код.N соответствующий квадрату числа входных импульсов.

Затем начинают поступать импульсы с выхода датчика 3, элемент И 7 при этом открыт потенциалом с нулевого выхода триггера 5. В данном режиме, т.е. по второму входу, устройство работает аналогично. Отличие заключается лишь в том, что в счетчик 14 через схему 15 переноса переносится обратный код числа, записанного в счетчике 13. В итоге после прекращения поступления М импульсов с выхода дат» чика 3 в счетчике 14 будет записано .число, равное N -й . По команде "On» рос" осуществляется считывание состояния разрядов счетчика 14 и триггера 5. При этом возможны два случая. 1. К, - й» > О. С поступлением ко» манды "Опрос" подтверждается состояние триггера 5, что соответствует знаку "+", а величина ускорения определяется кодом на выходе счетчика 14.

5 9019

2. N - и О. В момент n = N

А где n g — текущее значение количества импульсов на выходе датчика 3, счетчи к 14 переходи т в и сходное состояние, что приводит к появлению импульса на выходе элемента И 10. При этом триггер 5 переводится в новое состояние, и элементы И 6 и И 9 открываются.

Сигнал на выходе элемента И 9 соответствует знаку "-". Остальная часть импульсов с выхода датчика 3 поступает в yc гройство по первому входу, что приводит к переносу в счетчик 14 прямых кодов чисел из счетчика 13.

По окончании поступления импульсов с выхода датчика 3 формируется команда "Опрос", и информация о величине ускорения со счетчика 14 и элементов И 8 и И 9 выдается на выход, а триггер 5 возвращается в исходное со- 2О стояние.

Таким образом, применение дополнительно введенных двоичных счетчиков, схем переноса и задержки, а также риггера и элементов И и ИЛИ позволя- т полностью устранить погрешность нелинейности, так как при этом выходной сигнал представляется в виде разности квадратов числа. импульсов, а в известном устройстве выходной сигзо нал представляется путем разложения разностей числа импульсов, в степенной ряд по аргументу j и отбрасыванию нелинейных членов этого, ряда. В предлагаемом устройстве, кроме того, увеличивается крутизна градуировочной характеристики акселерометра.

Формула изобретения ю

Акселерометр, содержащий измерительно-преобразовательную головку, со-, стоящую из чувствительного элемента

13 6 в виде сосуда, частично заполненного жидкостью, и связанного с приводом постоянной скорости и двух датчиков положения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два двоичных счетчика, схема переноса прямого и обратного кодов, схема задержки, триггер, элементы И и ИЛИ при этом первый датчик положения соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом схемы задержки, а выход схемы задержки соединен со входами первого счетчика, второй датчик положения соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход второго элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ, а выход первого элемента И соединен со вторым входом схемы задержки,причем вто-, рые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с пер" вым и вторым выходами триггера и с первым и вторым входами третьего и четвертого. элементов И, вторые входы которых соединены с первым. входом триггера, а второй вход триггера - с выходом пятого элемента И, входы которого соединены с выходами нулевых разрядов второго .счетчика, причем выходы первого счетчика через схему переносов прямого и обратного кодов соединены с входами разрядов второго счетчика со сдвигом на один разряд в сторону старшего разряда, при этом схема переноса прямого и обратного кодов соединена с двумя входами схемы задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское. свидетельство СССР

N 415583, кл. 6 01 P 15/08, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

479034, кл. 6 01 Р 15/08, 1973

901913

Составитель Б. Сычев

Редактор Е. Папп Техреду С, Иигунова Корректор Г. Решетник

Заказ 12370/54 Тираж о82 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЯ Москва «Х «3 дРаушскаянаб д. 4/

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4