Компенсационный акселерометр

А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11 3 ЫИ КОМИТЕТ ССС ТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ГОСУД АРСТВЕННПО ДЕЛАМ ИЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 10 3274936 0204,8 23,01.8.Дьячков71 Рыбинский ав технолокий институт531,768 (088.8)1, Патент США В 3090239,73-517; опублик. 1963.- 2, Авторское свидетельство СССРВ 824062, кл. С 01 Р 15/13, 1979(54)(57) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ЪКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий инерционный элемент, расположенный в зазоре междудвумя электромагнитами, обмоткикоторых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков,датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блокадинамической коррекции, два регуля-тора индукции, чувствительные элементы которых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два блока сравнения, блок суммирования и блок вычитания, одни из входов которых подключены к источнику опорного сигнала, а выходы - к входам соответствующих блоков сравнения, блок индикации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьааения точности измерений, в него введен модулятор, один вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, другой - к источнику опорного сигнала, а выход - к блоку индикации и к вторым входам блоковсуммирования и вычитания, при этом вторые входы блоков сравнения соединены с чувствительными элементами регуляторов индукции, а выходы " с входами усилительно-преобразовательных блоков,Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения ускорения.Известен компенсационный акселерометр, содержащий инерционный элемент, установленные с противоположных сторон от него электромагниты, обмотки которых соединены с выходами соответствующих усилительно-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, одни из входов которых подключены к источнику опорного сигнала, вторые - к выходу блока динамической коррекции, а выходы - к входам соответствующих усилительно-преобразовательных блоков, и блок индикации, входы которого соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков Г 13. 20В известном акселерометре ускорение, пропорциональное разности электромагнитных сил, компенсирующих инерционную силу, вычисляетсяпо разности токов в обмотках электромагнитов, но разность токов нелинейно связана с разностью электромагнитных сил, причем нелинейность обусловлена изменением зазоров между электромагнитами и 30 инерционным эпементом. Значигелььую погрешность в изменение ускорения вносят нелинейность и гистерезис характеристик намагничивания магнитопроводов электромагнитов и 35 инерционного элемента, а также влияние температуры на магнитную проницаемость магнитопроводовНаиболее близким к гредлагаемому по технической сущности и достигае О мому результату является компенсационный акселерометр, содержащий инерционный элемент, расположенный в зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с 45 входами усилитель-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, одни из входов которых подключены к источнику опорного сигнала, другие к выходу блока динамической коррекции, блок индикации, датчики индукции, чувствительные элементы которых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два интегратора и две схе. мы сравнения, причем одни из входов схем сравнения соединены с соответствукщими входами блока суммирования 60 и блока вычитания и с входами блока индикации, а выходы с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усилительно- преобразовательных блоков Г 23 Недостатком известного компенсационного акселерометра являетсянизкая точность измерения ускорения,обусловленная тем, что с низкой точностью измеряется индукция в зазорах между электромагнитами и инерционным элементом,Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что в компенсационный акселерометр, содержащий инерционный элемент, расположенный в зазоре междудвумя электромагнитами, обмоткикоторых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков,датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блокадинамической коррекции, два регулятора индукции, чувствительные элементы которых размещены в зазорахмежду инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, дваблока сравнения, блок суммированияи блок вычитания, одни .из входовкоторых подключены к источнику опорного сигнала, а выходы - к входамсоответствующих блоков сравнения,блок индикации, введен модулятор,один вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции,другой - к источнику опорного сигнала, а выход - к блоку индикациии к вторым входам блоков суммирования и вычитания, при этом вторыевходы блоков сравнения соединены счувствительными элементами регуляторов индукции, а выходы - с вхо,дами усилительно-преобразовательных блоков,На чертеже изображена схемакомпенсационного акселерометра.Компенсационйый акселерометрсодержит инерционный элемент 1, расположенный в зазоре между двумяэлектромагнитами 2, датчик 3 положения инерционного элемента,подключенный к входу блока 4 динамической коррекции, два регулятора индукции, каждый иэ которых включаетв себя чувствительный элемент 5электродвижущей силы индукции,размещенной в зазоре между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, блок б сравнения и усилительно-преобразовательный блок 7, подключенный к обмотке соответствующего электромагнита, блок 8 суммирования и блок 9вычитания, первые входы которыхподключены к источнику 10 опорногосигнала, а выходы к одн:;м из входовсоответствующих блоков сравнения,вторые входы блоков сравнения подключены к чувствительным элементам электродвижущей силы индукции,а выходы - к входам усилительнопреобразовательных блоков, блок 11индикации и модулятор 12, вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, а выход кблоку индикации и к вторым входамблока суммирования и блока вычитания, вход опорного сигнала модулятора подключен к источнику опорногосигнала.Компенсационный акселерометрработает следующим образом.При отсутствии ускорения инер Оционный элемент 1 находится всреднем положении относительно двухэлектромагнитов 2. Сигналы на выходах датчика 3 положения, блока 4динамической коррекции, модулятора 512, на вторых входах блока 8 суммирования и блока 9 вычитания и навходе индикатор равны нулю. Равныесигналы переменного напряжения синусоидальной формы с источника 10опорного сигнала через блок 8 суммйрования и блок 9 вычитания подаются на одни из входов блоков б сравнения. Эти сигналы являются управляющими сигналами регуляторов индук. ции, в соответствии с ними устаиавливаются равные синусоидальные индукции со стабилизированной ампли- .тудой и формой в зазорах между электромагнитами 2 и инерционным элементом 1. Погрешность задания индукции в каждом зазоре будет определяться погрешностью регулятора индукции,которая складывается из статическойпогрешности регулятора и погрешностидатчика электродвижущей силы индукции, причем статическая погрешность уменьшается с увеличением коэффициента усиления контура регулирования индукции; а звенья в контуре таковы, что устойчивость его можно обеспечить при увеличении коэффициента усиления до десятков тысяч,в то же время погрешность датчикаэлектродвижущей силы индукции мала;Суммарная относительная погрешность 45регулятора индукции может быть снижена до тысячных долей процента,а относительная погрешность измерения ускорения на верхнем пределеопределится как удвоенная относи Отельная погрешность регулятора ин.дукции.При действии ускорения инерцион-ный элемент 1 смещается, например,вправо, на выходе датчика 3 положения появляется сигнал положительной полярности и поступает на входблока 4 динамической коррекции, который вводит производную от изменвния величины напряжения в структуру сигнала и тем самым формируетнеобходимые динамические характерис,тики в системе стабилизации зазоровмежду электромагнитами 2 и инерционным элементом 1. Скорректированный сигнал модулируется модулятором 12, причем частота и форма выходного сигнала модулятораопределяется выходным напряжением источника 10 опорного сигнала, а фаза - полярностью входного напряжения в модулятор. При положительной полярности входного напряжения в модуляторфаза выходного напряжения совпадаетс фазой опорного напряжения, поданного с источника 10 опорного сигнала. В блоке 8 суммирования переменные напряжения с источника 10 опарного сигнала и с модулятора 12 складываются, а в блоке 9 вычитаниявычитаются. Результирующие синусоидальные напряжения подаются на однииз входов соответствующих блоковсравнения. При этом на левом блоке6 сравчения результирующий сигналоказывается больше чем на правом,регуляторы индукции увеличивают индукцию в зазоре между левым электромагнитом и инерционным элементоми уменьшают в зазоре между правымэлектромагнитом и инерционным элементом. Электромагнитная сила левого электромагнита становится большеэлектромагнитной силы правого электомагнита, разностная электромагнитная сила компенсирует инерционную силу, пропорциональную измеряемому ускорению, Величина ускоренияопределяется по величине переменногосинусоидального напряжения на выходемодулятора, а направление действияускорения по фазе этого напряжения,Таким образом, предлагаемое усовершенствование компенсационного акселерометра увеличивает точность измерения ускорения за счет сниженияпогрешности передачи сигналов по цепям от измерителей электродвижущейсилы индукции до индикатора,Достижение положительного эффе.,тав предлагаемом акселерометре заключается в повышении точно .ти измерения ускорения. Этот эффект достигается при одновременном действииследующих факторов: формированиемсфазированных управляющих сигналовна первых входах блоков сравнения,что достигается введением модулятора, вход которого подключен к выходублока динамической коррекции, а вы"ход к вторым входам блока суммирования и блока вычитания, вход опорного сигнала модулятора подключенк источнику опорного сигнала, регулированием текущего значения ЭДСиндукции в каждом электромагнитном контуре, второй вход блока сравнения которого подключен к чувствительному элементу ЭДС индукции,наличием постоянного фазового сдвига между ЭДС индукции и индукциейне зависящего от параметров электро.ВНИИПИ ГосударствЕнного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 магнита н зазора, точной связью .индукцией в.зазорах между инерционным элементом и электромагнитами с последующим ускорением в соответствии с закон;.ми Ньютона и формулойМаксвелла,