Устройство для измерения ускорений

72) Авторь 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕ ным трансформатор ильтр низкой ча ель постоянного питания с выхоятор, усиди демо тоты. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вибрационных и линейных ускорений.Известен емкостной прибор для измерения виброперемещений, содержащий опорный и измерительный генераторы,смеситель, усилитель, дискриминатор и преобразователь изменения напряже ния в изменение тока 1.Недостатком указанного устройства является возникновение дополнительных ошибок в связи с наличием двух гене" раторов. Для уменьшения ошибок измерения требуются дополнительные средства для стабилизации частоты генераторов.Наиболее близким по технической . сущности к предлагаемому является устройство для измерения линейных и вибрационных ускорений, содержащее дифференциальный индукционный датчик, включенный в одну из плеч измерительного моста, преобразователь Недостатком указанного устройстваявляется. его низкая помехозащищенность, ограничивающая его применение на автономных объектах с большим ;уровнем электрических помех и ограниченными энергоресурсами. В случае удаления измерительного датчика на значительное расстояние электрические наводки на кабель питания датчика детектируются демодулятором и создают ошибку измерения. Повышение напряжения запитки датчика для уменьшения относительного уровня напряжения ошибки и уменьшения погрешности, вызванной наводками и падением напряжения на выпрямительных диодах демодулятора, ведет к резкому увеличению мощности преобразователя и увеличению объема аппаратуры.391709Цель изобретения - повышение помехозащищенности от внешних помехи взаимных наводок.Указанная цель достигается введением в устройство для измеренияускорений последовательно соединенных усилителя переменного тока,синхронного ключевого демодуляторана операционном усилителе с управ 5 яющим ключом в цепи неинвертирующего 16входа операционного усилителя, и резистивного делителя в одно из плечизмерительного моста. Причем входусилителя переменного напряжениясоединен с выходом измерительного 1 змоста, выход синхронного ключевогодемодулятора - с входом фильтранижних частот, а управляемый ключсинхронного демодулятора соединен суправляющей обмоткой выходного трансформатора.На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.Устройство для измерения ускорений содержит преобразователь 1 с 2 ьвыходным трансформатором 2, измерительный мост 3, одно плечо которогообразовано полуобмотками дифференциального индуктивного датчика 4, авторое плечо - резистивным делителем ЗО5, усилитель 6 переменного напряжения, синхронный ключевой демодулятор7 на операционном усилителе и управляемый ключ 8 в цепи неинвертирующего входа операционного усилителя,последовательно соединенные фильтр9 нижних частот и усилитель 10 постоянного тока. Измерительный мост 3 запитан от40вторичной обмотки трансформатора 2преобразователя 1, выход измерительного моста 3 соединен с входом усилителя 6 переменного напряжения, выход которого соединен с входом синхронного ключевого демодулятора 7,45вход управляемого ключа 8 демодулятора 7 запитан от управляющей обмотки трансформатора 2. Выход синхронного ключевого демодулятора 7 соединен с входом фильтра 9 нижних частот. фУстройство для измерения ускоренийработает следующим образом,В исходном состоянии, при отсутствии линейных или вибрационных ускорений величины. индуктивного сопро.тивления полуобмоток датчика 4 равны,измерительный мост сбалансирован ивыходное напряжение измерительного моста равно нулю. Соответственноравны нулю исходное напряжение демодулятора 7, фильтр 9 нижних частоти усилитель 10 постоянного тока. Приналичии ускорения якорь индуктивногодатчика 4 под действием сил инерциисмещается, изменяются в противоположные стороны значения индуктивных сопротивлений полуобмоток и баланс измерительного моста нарушается, в результате чего на выходе моста появляется переменное напряжение, величинакоторого в пределах линейной рабочейэоны датчика 4 пропорциональна величине ускорения; частота напряженияравна опорной частоте преобразователя 1, а фаза изменяется на 180 приизменении направления перегрузки.Переменное напряжение с выхода измерительного моста 3 демодулируетсясинхронным ключевым демодулятором 7.Ключ 8 периодически замыкается и размыкается с частотой и фазой опорногонапряжения преобразователя 1. Ключевой демодулятор 7 имеет коэффициентпередачи (-1) при замкнутом состоянииключа 8 и (+1) при разомкнутом состоянии ключа 8. Таким образом, еслипеременное напряжение с измерительного моста 3 совпадает по Фазе сопорным напряжением управляющей обмотки трансформатора 2, демодулятор 7выполняет функцию двухполупериодноговыпрямителя с коэффициентом (-1), аесли напряжение противоположно опорному - с .коэффициентом (+1).Достоинством синхронного ключевогодемодулятора является его обратимость,он является демодулятором для всехсигналов, синхронизированных по частоте и фазе (с точностью до +80 о )с управляющим опорным напряжениемна ключе 8 и модулятором для всехпараэитных сигналов, не синхронизированных .с опорным. Выходное напряжение с демодулятора поступает нафильтр нижних частот, который отфильтровывает пульсации несущей частоты полезного сигнала и паразитныемодулированные сигналы напряженияпомехи,Таким образом, синхронный ключевой демодулятор 7 с управляемым ключом 8 в цепи неинвертирующего входа совместно с фильтром 9 нижних частот образуют синхронный фильтр, который усиливает, детектирует и выделяет только полезный сигнал, пропорциональСоставитель Б,СыГришанова Техредд, Бабинец ректор С.Яекм Редак Подписное раж 883 ственно бретениРаушс Т ПИ Госуда делам из сква, Ж.Заказ 18 омитета ССоткрытий .наб., д. ВН Проектная,Патент", г. Ужгор филиа ный величине ускорения, и отфильтро". вывает сигналы наводок и собственных ошибок измерительного устройства.Усилитель 10 постоянного тока усиливает отфильтрованный сигнал до величины, необходимой для нормальной работы регистрирующей аппаратуры.В предлагаемом устройстве для измерения ускорений по сравнению с известным достигается повышение помехоэащищенности эа счет применения синхронного ключевого демодулятора который позволяет избавиться от всех шумовых помех и наводок, частота и фаза которых не синхронизированы с частотой и фазой опорного напряжения преобразователя питания датчика. Так, например, в известном устройстве такой параметр как не нуль устройства составляет 200 мВ, а в предлагаемом мВ, т.е. помехозащищенность увеличивается в ч раза.В результате повышения помехозащищенности появляется возможность уменьшить напряжение запитки датчика и значительно уменьшить мощность потребления всего устройства. Кроме этого предлагаемое устройство позволяет унифицировать элементную базу за счет применения в ключевом демодуляторе и усилителе постоянного тока однотипных интегральных ОУ.формула изобретенияУстройство для измерения ускорений, содержащее дифференциальный ин 7091 6дуктивный датчик, включенный в одноиз плеч измерительного моста, преобразователь питания с выходным трансформатором и последовательно соединенные фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышенияпомехозащищенности от внешних помехи взаимных наводок, в него введены1 О последовательно соединенные усилительпеременного напряжения и синхронныйключевой демодулятор на операционномусилителе с управляемым ключом вцепи неинвертирующего входа операци 5 онного усилителя, резистивный делитель, включенный в одно иэ плеч измерительного моста, причемвход усилителя переменного напряжения соединен с выходом измерительного моста,20 выход синхронного ключевого демодулятора - с входом фильтра нижних частот, а управляемый ключ синхронногодемодулятора соединен с управляющейобмоткой выходного трансформатора.25Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Виброметрия. Общество "Знание",Московский дом научно-технич. пропаганды им. ф.Э.Дзержинского 1979,с. 23-26.2. Техническое описание виброиэмерительной аппаратуры ВИ 6-6 ТН. Завод контрастной аппаратуры. Тарту;Э 51973 (прототип).