Устройство для измерения ускорения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 91 (1 1252 О 1 Р 15/08 КОМИТЕТ СССР ЕНИЙ И ОТКРЫТ ГОСУДАРСТВЕНПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ ния неод ред.1975,М Ю(56) Электрические иэмере электрических величин. /П П.В. Новицкого. Энергия.с. 444-448.Кноринг В.Г.7 Рукина Л.К. Новый метод построения цифровых компенсационных приборов для измерения механических величин: Труды ЛПИ имени М, И. Калинина У 256 . Цифровые измерительные и управляющие устройства,1965, с. 3-9.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКО- РЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит силовой компенсатор 1, состоящий из управляющей токовой обмотки 2 и воспринимающего элемента 3, аналого-цифровой преобразователь4, реверсивный счетчик 5 импульсов,тензорезисторы 6 и 7, корпус 8,смежные плечи 9 моста, резисторы1 О и 11, усилитель 12, фазочувствительный выпрямитель 13, генератор14 переменного напряжения, измерительный преобразователь 15. Дляобеспечения автоматической компенсации смещения нуля устройство содержит реверсивный счетчик 16 импульсов, фаэочувствительный выпрямитель 13 и цифроаналоговый преобразователь 17. Введение новых элементови образование новых связей междуэлементами устройства обеспечиваетто, что частота на выходе измерительного преобразователя 15 будетиметь две составляющие, пропорциональные соответственно входному напряжению и производной от него, арегулировка соотношения между этимисоставляющими выполняется путем изменения коэффициента деления делителя напряжения. 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорения.Цель изобретения - поньппение точности измерения.На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг, 2 а, б - варианты ныполнения конструкции силового компенсатора, упругого и воспринимающего элементов," фиг.3 - схема измерительного преобразова 1 О 20 Силовой компенсатор 1 может быть выполнен либо на обратимом магнитоэлектрическом преобразователе теля.Устройство содержит силовой компенсатор 1, состоящий иэ управляю щей токовой обмотки 2 и восприни мающего элемента 3, Управляющая токовая обмотка 2 соединена с днухполярным токовым выходом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 4, соединенного своим входом с выходом ревер .инного счетчика 5 импульсов. Воспринимающий элемент 3 жестко связан с упругими элементами в виде двух механически дифференциально включенных тензорезисторов 6 и 7, 25 жестко связанных с корпусом 8 устройства. Тензореэисторы 6 и 7 электрически включены в смежные плечи 9 моста, другими плечами которого являются резисторы 1) и 11. Мост 9 З 0 одной диагональю через усилитель 12 подключен к измерительному входу фазочунствительного выпрямителя 13, а другой - к его опорному входу, связанному с выходом генератора 14 переменного напряжения.Знаковый выход фазочунствительного выпрямителя 13 подключен к управляющему входу реверсивного счетчика 5 импульсов, а уровневый выход - к 40 входу измерительного преобразователя 15, выход которого связан со счетным входом реверсивного счетчика 5 импульсов (фиг.1).С целью обеспечения автоматичес кой компенсации смещения нуля устройство содержит дополнительные последовательно соединенные реверсинный счетчик 16 импульсов, входы которого связаны со знаковым и уров50 невым выходами фазочунствительного выпрямителя 13, и ЦАП 17 параллельно подключенный своим двухполярным токовым выходом к управляющей токовой обмотке 2 силового компенсатора 1,55(фиг.2 а), либо, с целью повышения точности и быстродействия, на обратимом злектродинамическом преобразователе (фиг.2 б).Измеряемое ускорение преобразуется в силу которая воздействует на воспринимающий элемент 3, вызывая увеличение сопротивления одного тензорезистора и уменьшение другого, Выходной сигнал снимается в виде тока, который обычно точно преобразуется с помощью преобразователя тока в частоту, вход которого включается последовательно с высокоомным выходом ЦАП 44 опротивление нагрузки 18 на фиг.1). В виде кода выходной сигнал можно снять со входа ЦАП 4.Устройство работает следующим образом.Перед измерением на запрещающие 17) и обнуляющие (К) входы реверсивных счетчиков 5 и 16 импульсов подают соответстнующие напряжения Пз ф ПЗт и По е По При этом счетчики 5 и 16 обнуляются, а сигналы на счетном (С) и знаковом (+) входах не вызывают изменений состояний этих счетчикон, Затем при нулевом значении измеряемой неличины сии мают запрещающее Б и обнуляющее Б напряжения на дополнительном счетчике 16.При этом включается цепь отрицательной обратной связи и обусловленный смещением нуля сигнал рассогласования, преобразованный в напряжение на выходе моста 9, подается на вход усилителя 12, а после усиления - на измерительный вход (1) ) фазочувствительного выпрямиехтеля 13 . На опорный вход фазочувствительного ныпрямителя 13 постоянно поступает переменное напряжение (синусоидальное, прямоугольное или импульсное) от генератора 14. В результате на знаковом выходе (1) фазочувствительного выпрямителя 13 меем напряжение, полярность которого соответствует знаку обусловленного смещения нуля сигнала рассогласования, а на уровневом выходе (Ц, ) - напряжение, пропорциональное значению этого сигнала рассогласования, которое поступает иа вход измерительного преобразователя 15 напряжения в частоту импульсов, 125273010 20 25 30 35 40 50 55 Сигнал с выхода измерительногопреобразователя 15 напряжения в частоту одновременно со знаковым сигналом с выхода фаэочувствительноговыпрямителя 13 подается на дополнительный реверсивный счетчик 16импульсов, в котором выполняетсяинтегрирование частоты,а результатинтегрирования в виде кода поступаетна ЦАП 17, где пропорциональнопреобразуется в ток соответствующейполярности.Этот ток поступает в ниэкоомнуютоковую обмотку 2, воздействуя навоспринимающий элемент 3 до тех пор,пока напряжение на выходе моста 9 нестанет равным нулю,При этом в дополнительном счетчике 16, а следовательно, и в ЦАП 17происходит запоминание ошибки отсмещения нуля. После этого вновьподают напряжение Бна запрещающий вход дополнительного счетчика16, а затем снимают зепрешающее П,и обнуляющее Бо, напряжения с нходов (Ч и К) основного счетчика 5,После коррекции ошибки выполняют измерение ускорения,Во время измерения ускорения через основной счетчик 5 и ЦАП 4 включается цепь отрицательноц обратной связи, которая работает также, как и при коррекции ошибки от смещения нуля. Разница заключается в том, что выходной ток ЦАП 4,воздействуя через токовую обмотку 2 на воспринимающий элемент 3, уравновешивает силу, в которую преобразуется измеряемое ускорение, т,е. выполняется соотношение 1 ьКР , где 1 - ток ца выходевыкЦАП 4, Р- измеряемое ускорение.При этом погрешность от смещения нуля исключается из результата измерения,Ввиду того, что в основной контур устройства введен интегрирующий ЦАП, при использовании некоторых типов силовых компенсаторов может возникнуть неустойчивый режим. Для повышения устойчивости частотно- импульсной системы в нем измерительный преобразователь 15 напряжения в частоту выполнен так, что входное преобразуемое напряжение одновремен но вместо постоянного порогового напряжения подается на пороговый (прямой) вход блока сравнения,В этом случае частота на выходе преобразователя 15 имеет, кроме составляющей, пропорциональной входному напряжению, состанляющую, пропорциональную проиэводнои от входного напряжения преобразователя 15. Такой измерительный преобразонатель напряжения и производной от него в частоту импульсов со следующим уран. нонешцванцем показан на фиг.З. Он содержит интегратор 19, выполненный на операционном усилителе 20 с резисторами 21 и 22 на входе ц конденсатором 23 в цепи отрицательной обратной связи,Его выход связан с инверсным входом блока 24 сравнения, выход которого подключен к генератору 25 одиночных импульсов (ГОИ) . С выхода ГОИ 25 сигнал поступает на ключ 26, замыкая его но время ипульса и тем самым подключая источник 27 опорного напряжения к интегратору 19, От источника 28 преобразуемого напряжения (от уровневого выхода фазочувствцтельного выпрямителя 13 ца фцг.1) напряжение Б, подается на вход интегратора 19 и одновременно (на фиг.1 показано пуцктцром) на прямой вход блока сравнения либо непосредственно (на фцг.3 показано пунктиром), либо через регулируемое усилительно-делительцое устройстно 29, состоящее иэ последовательно соедцценцых усилителя ЗО ц делителя 31 напряжения.При таком построении измерительного преобразователя частота ца выходе имеет две составляющие, пропорциональные соответственно входному напряжению и производной от него, а регулировка соотношения между этими составляющими выполняется путем изменения коэФфициента деления делителя 32 напряжения. Формула изобретения Устройство для измерения ускорения, содержащее размещенные н корпусе силовой компецсатор, воспринимающий элемент которого жестко связан с упругим элементом датчика, а управляющая токовая обмотка соединена с выходами гервого ц второго цифроаналоговых преобраэователец, входы которых соедицецы соотнетстлрисками Ъ я.еаса.еясмарн 9 асмясиаасяею или смиеюа нас уРстАитсле уараселяющая РдмааткаНЗфреьиСсяРРеЭийснИ иМЮ арияскнОсли элсктриРакау Юааайляюикая аюкааая ОаматкоТензоре зисснареи яефгР или саи ка злакамиссяаму масфа иЕ. оставитель А, Пашков ехред В.Кадар Корр едактор О. Буг Пата аказ 4618/4 Тираж 778ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и113035, Москва, Ж, Раушск Подписноеитета СССР ткрыти я наб. 4/ изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,4 51 венно с выходами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьпдения точности измерения, датчик выполнен в виде тенэометрического моста, а в устройство введены генератор, усилитель рассогласования, фаэочувствительный выпрямитель и измерительный преобразс ателье выход которого соединен с первыми входами первого и второго реверсивных счетчиков, вход - с вторым выходом фаэочувствительного выпрямителя, первый выход которого соединен с вторыми входами первого 252730 ФРи второго реверсивных счетчиков,первый вход фазочувствительного выпрямителя соединен с генератором,второй - с выходом усилителя рассогласования, вход которого соединен содной диагональю тенэометрическогомоста, с другой диагональю которогосоединен генератор, при этом тензометрический мост выполнен на двух 1 О постоянных резисторах и двух механически дифференциально включенных тензорезисторах, жестко связанныходними концами с воспринимающим элементом, а другим с кор 15 пусом,