Акселерометр

3 СОВЕТСНИХиицмпиеп и ОПУБЛИ Н 0% (11) 7 1 Р 15/13 РЕТЕНИ У ВТОР СКОМ ИДЕ сницыни В.Е.Дьяч техноло 9 тво СССР 1979(54)(57) АКинерционныйложенный вромагнитамииены с выхозовательныхния инерциоченный к вхкоррекции,вычитания, п щиирасполектображе" клюкойблок подключены нала, блок игндукГОСУДЮ СТВЕННЫЙ НОМИТЕт СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ(71) Рыбинский авиационнгический институт(прототип). СЕЛЕРОИЕТР, содерж элемент, свободно азоре Между двумя обмотки которых дами усилительно-п блоков, датчик пол ного элемента, под ду блока динамиче лок суммирования и ервые входы которь источнику опорног ндикации, датчикиЙРЫЕФ 1п. ции, чувствительные элементы которых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два интегратора и две схемы сравнения, причем первые входы схем сравнения соединены с соответствующими выходами блока суммированиг и блока вычитания и входами блока индикации, а выходы - с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усилительно-преобразовательных блоков, вторые входы схем сравн ния подключены к выходам еоответствующих датчиков индукции, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены второй блок вычитания и второй блок суммирования, причем входы второго блока вычитания подключены к соответствующим датчикам индукции, выход - к второму .входу второго блока суммирования, первый вход которого подключен к вьмоду блока динамической коррекции, а вьмод - к "вторым входам первого блока суммированияои первого блока вычитания.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, первые входы 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 1 .Однако в этом акселерометре ускорение, пропорциональное разности электромагнитных сил, компенсиочоших инеодионнчю силу, вычисляется по разности токов н обмотках электромагнитов, но разность токов. нелинейно связана с разностью электромагнитчых сил, причем нелинейность обуслов" лена изменением зазоров между электромагнитами и инерционным элементом, наличием гистерезиса при намагничивании магнитопроводов электромагнитов и инерционного элемента, влиянием температуры на магнитную проницаемость магнитодроводов, что обуславливает высокую п,грешность измерения ускорения. 30 35 40 45 50 55 Наиболее .близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является компенсационный акселерометр, содержащий инерционный элемент, свободно расположенный н зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, первые входы которых подключены к источнику опорного сигнала, вторые - к выходу блока динамической коррекции, блок индикации, датчики индукции, чувствительные элементы которых размещены в зазорах между инерционным элементом и.соотнетствующим 5 1 О 15 20 25 электромагнитом, два интегратора идве схемы сравнения, причем первыевходы схем сравнения соединены ссоответствующими выходами блока суммирования и блока вычитания и входами блока индикации, а выходы - свходами интеграторов, выходы которыхподключены к соответствующим входа 1усилительно-преобразовательныхблоков, вторые входы схем сравненияподключены к выходам соответствующихдатчиков индукции 23Недостатком известного акселерометра является недостаточная точность измерения ускорения, обусловленная недостаточной точностьюпреобразованиязаданной с высокойточностью индукции в электромагнитную силу при изменении зазора междуэлектромагнитами и инерционным элементом,Целью изобретения является повышение точности измерения ускоренияза счет, более точного преобразования индукции в электромагнитную силу,Поставленная цель достигается тем, что в акселерометр, содержащий инерционный элемент, свободно расположенный в зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительно- преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок. вычитания, первые входы которых подключены к источнику опорного сигнала, блок индикации, датчики индукции, чувствительные элементыкотооых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, дна интегратора и две схемы сравнения, причем первые входы. схем сравнения соединены с соответствующими выходами блока суммирования и блока вычитания и входами блока индикации, а выходы - с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усилительно-преобразовательных блоков, вторые входы схем сраннения подключены к выходам соответствующих датчиков индукции, введены второй блок нычитания и второй блок суммирования, причем входы второго блока вычитания подключены к соответствующим датчикам индукции, выход - к нторому входу1109647 Эвторого блока суммирования, первый вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, а выход . - к вторым входам первого блока суммирования и первого блока вычитания.На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого акселерометра.Акселерометр содержит инерционный О элемент 1, расположенный в зазоре между двумя электромагнитами 2, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков 3, датчик 4 положения инерцион ного элемента, подключенный к взводу блока 5 динамической коррекции, первый блок 6 суммирования, первый блок 7 вычитания, первые входы которых подключены к источнику 8 опорного сигнала, блок 9 индикации, датчики 10 индукции, чувствительные элементы 11 которых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два 25 интегратора 12, две схемы 13 сравнения, второй блок 14 вычитания и второй блок 15 суммирования, причем первые входы схем сравнения соединены с соответствующими выходами первого блока суммирования и первого блока вычитанияи с входами блока индикации, а выходы - с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усили. тельно-преобразовательных блоков,35 вторые входы схем сравнения и входы второго блока вычитания подключены к выходам соответствующих датчиков индукции, выход второго блока вычи 40 тания подключен к второму входу второго блока суммирования, первый вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, а выход - к вторым входам первого блока сумми 45 рования и первого блока вычитания,Акселерометр работает следующим образом.При отсутствии ускорения инерционный элемент 1 находится в среднем 50 положении относительно электромагнитов 2, Датчик 4 положения инерционного элемента вырабатывает нулевой сигнал . Нулевой сигнал будет и на выходе блока 5 динамической коррек ции. Силы, действующие на .инерционный элемент 1 со стороны электромагнитов 2, а следовательно, и индукции, замеренные датчиками 10индукции, равны. На выходе второгоблока 14 вычитания нулевой сигнал.В связи с тем, что на оба входа второго блока 15 суммирования поступаютнулевые сигналы, нулевой сигнал будет и на выходе этого блока, Тогдас выходов первого блока 6 суммирования и первого блока 7 вычитанияна схемы 13 сравнения поступают напряжения, равные напряжению с источника 8 опорного. сигнала. Регуляторыиндукций, каждый из которых включаетв себя датчик 10 индукции с. чувствительным элементом 11, схему 13 сравнения, интегратор 12, усилитсльнпреобразовательный блок 3 и электромагнит 2, задают равные индукции взазорах между инерционным элементом1 и электромагнитами 2, следовательно, равны и силы, действующие наинерционный элементсо стороныэлектромагнитов 2. На блок 9 индикации поступают равные напряжения спервого блока 6 суммирования ипервого блока 7 вычитания. Блок инпицирует нулевое ускорение. В случае действия ускорения на компенсационный акселерометр имеетместо смещение элемента 1 относительно электромагнитов 2. Датчик 4 положения вырабатывает сигнал, который через блок 5 динамической коррекции подается на первый вход второго блока 15 суммирования. В первый момент после начала действия ускорения на инерционный элемент 1 электромагниты 2 вырабатывают равные силы и индукции в зазорах между инерционным элементом 1 и электромагнитами 2, следовательно, с второго блока 14 на второй вход второго блока 15 суммирования в первый момент подается нулевое напряжение, Сигнал, обусловленный перемещением инерционного элемента, поступает с второго блока 15 суммирования на первый блок 6 суммирования, где соединяется с опорным сигналом и поступает на первый блок вычитания, где вычитается из опорного сигнала. На схемы сравнения поступают разные напряжения. Регуляторы индукции задают различные индукции в зазорах между инерционным элементом 1 и электромагнитами 2, следовательно, различны и силы, действующие на инерционный элемент 1 со стороны электромагнитов 2. Раз1109647 внИИПи Заказ 6022/29 Тираж 823 Филиал ППП Патеит , г, Узгород,ул.Пностная электромагнитная сила компенсирует инерционную силу, но смещение инерционного элемента относительно среднего в первый момент действия ускорения сохраняется, Датчикииндукции подают на входы второгоблока 14 вычитания различные сигналы:выходной сигнал с второго блока 14вычитания пропорционален раэностнойэлектромагнитной силе. Он поступаетна второй вход второго блока 15 суммирования и вызывает дополнительноеувеличение выходного сигнала с первого блока 6 суммированияи дополнительное уменьшение выходного сигнала с первого блока 7 вычитания, Разность индукций в зазорах между инерционным элементом 1 и электромагнитами 2 увеличивается дополнительно,что приводит к увеличению разностиэлектромагнитной силы, действующейсо стороны электромагнитов 2 наинерционный элемент 1, Инерционныйэлемент 1 перемещается под действиемдополнительной силы в сторону, проти-воположную первоначальному смещению,сигнал с датчика 4 положения инерционного элемента уменьшается, чтозамедляет рост раэностной электромагнитной силы. Если при любом действующем ускорении сигнал на первом входе второго блока 15 суммировании, вызванный перемещением инерционного элемента 1, уравнять ссигналом на втором входе второгоблока 15 суммирования, вызванныйсформированной электромагнитами 2разностной электромагнитной силой,компенсирующей инерционную силу,то в установившемся режиме отклонение инерционного элемента 1 от среднего равно нулю. В этом случаеструктура поля в зазорах между инерционным элементом 1 и электромагнитами 2 не изменяется при измеренииразличных ускорений. Тогда зависимость электромагнитной силы от индукции, измеренной датчиком индукции, неизменна при любом действующемускорении, что повысит точность измерения ускорения,Таким образом, предлагаемый компенсационный акселерометр обеспечивает в установившемся режиме неизменное положение инерционного элемента относительно электромагнитов,что увеличивает точность преобразования индукции в электромагнитнуюсилу за счет неизменной структурыполя в зазорах при измерении различных ускорений и, следовательно, повьппает точность измерения ускорений.