Акселерометр

Изобретение относится к измерению параметров движения подвижных объектов, в частноСти к измерению линейных ускорений.Целью изобретения является повыше 5 ние точности измерения ускорений.На чертеже представлена упрощенная функциональная структурная схема акселерометра, 10Акселерометр содержит инерционный элемент 1, расположенный между электромагнитами 2 и 3, обмотки которых соединены с вьмодами первого 4 и вто рого 5 усилителей мощности, датчик положения 6 инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции 7, выход которого сое. динен с первыми входами блока 8 суммирования и блока 9 вычитания, вторые 20 входы которых соединены с вьиодом первого источника опорного напряжения 10, чувствительные элементы первого 11.и второго 12 датчиков индукции, выполненные в виде измеритель ной катушки и размещенные в зазорах между инерционным элементом 1 и соответствующим электромагнитом 2 и 3, два демодулятора 13 и 14, две схемы сравнения 15 и 16,первый 17 и вто рой 18 интеграторы и блок индикации 19. Входы демодуляторов 13 и 14 соединены с выходами чувствительных элементов первого 11 и второго 12 датчиков индукции, а выходы - с первыми входами схем сравнения 15 и 16, выходы которых соединены с входами соот-ф ветствующих интеграторов 17 и 18. Входы первого и второго управляемых по частоте генераторов 20 и 21 присо единены к выходам блоков суммирования 8 и вычитания 9 соответственно, а их выходы соединены о первыми входами модуляторов 22 и 23, вторые входы которых подключены к интеграто рам 17 и 18, а выходы - к входам первого и второго усилителей мощности 4 и 5 соответственно. Выходы первого и второго управляемых по частоте генераторов 20 и 21 подключены к измерителю разности периодов 24, выход которого соединен с блоком индикации 19. Второй источник опорного напряжения 25 соединен с вторыми входами . схем сравнения 15 и 16. При этом модуляторы 22 и 23, усилители мощности55 4 и 5, электромагниты 2 и 3, чувствительные элементы первого 11 и второго 12 датчиков индукции, находящиеся в полях электромагнитов 2 и 3, демодуляторы 13 и 14, схемы сравнения 15и 16, а также интеграторы 17 и 18,подключенные каждый к одному из входов соответствующего модулятора 22 и23, образуют два замкнутых контурарегулирования величины индукции в зазорах между инерционным элементом 1и электромагнитами 2 и 3. Кроме этого, на чертеже обозначен измерительсуммы периодов 26, задатчик кода суммы периодов 27, третья схема сравнения 28, цифроаналоговый преобразователь 29, третий интегратор 30, причемвходы измерителя суммы периодов 26подключены к выходам управляемых почастоте генераторов 20 и 21, одинвход схемы сравнения 28 соединен свыходом измерителя суммы периодов 26,другой ее вход соединен с выходом за- .датчика кода суммы периодов 27, выходсхемы сравнения 28 подключен к входуцифроаналогового преобразователя 29,выход которого соединен с входом третьего интегратора 30, а его выходподключен к третьим входам блоковсуммирования 8 и вычитания 9.Измеритель суммы периодов 26, схемасравнения 28, цифроаналоговый преобразователь 29, третий интегратор 30,блоки сложения 8 и вычитания 9, атакже управляемые по частоте генераторы 20 и 21 образуют контур регулирования суммы периодов с цифровымизмерителем отклонения текущей суммыпериодов от заданной, включающим всебя измеритель суммы периодов 26,третью схему сравнения 28 и задатчиксуммы периодов 27.9Акселерометр работает следующимобразом,Первыи контур регулирования величины индукции в зазоре между инерционным элементом 1 и электромагнитом2, образованный элементами и блоками 11, 13, 15, 17, 22, 4, 2 и идентичный второй контур регулированиявеличины индукции в зазоре между элементами и инерционным элементом 1 иэлектромагнитом 3, образованный элементами и блоками 12, 14, 16, 18, 23,5 и 3, обеспечивают пропорциональнуюзависимость между периодом подаваемого на модуляторы 22 и 23 переменногонапряжения и индукцией в зазорах,Происходит это следующим образом.Контур регулирования индукции поддерживает постоянной амплитуду напряжения, снимаемого с чувствительного элемента датчика индукции 11 (12), выполненного в виде измерительной катушки. Это напряжение можно предста 52 Й . 2)0 = 1 с В з 1 п - сТ макс ТЧастота, а следовательно, период этого напряжения задаются управляемым по частоте генератором 20 (21). Поэтому для всех значений частоты.можно записать: Поющс 2 Е ф15 где В, - амплитудное значение индукции в зазоре;Б, - напряжение на выходе источника 25 опорного сигнала, 20Т - период напряжения на выходе управляемого гене-ратора,2 К 1 с - постоянный коэффициент.Таким образом, стабилизируя напря жение (точнее его амплитудное значение), с измеряемой катушки, размещен- ной взазоре электромагнита, можно получить прямо пропорциональную зави. симость между периодом Т и амплитудой индукции В кд30В установившемся режиме частота управляемого генератора 20 определяется выходным напряжением блока суммирования 8, которое равно сумме вьг ходных напряжений первого источника опорного напряжения 1 О, блока динамической коррекции 7 и третьего интегратора ЗО. Частота управляемого генератора 21 определяется выходным напряжением блока вычитания 9, кото 40 рое равно сумме опорного напряжения первого источника 10 и выходного напряжения третьего интегратора 30 за вычетом выходного напряжения блока45 динамической коррекции 7. При смещении инерционного элемента 1 под действием инерционных сил, например, влево напряжение с датчика положения 6 через блок динамической коррекции 7, где вырабатываются и добавляются к нему напряжения, пропорциональные производным от перемещения, подается на блоки суммирования 8 и вычитания 9. Проходя через блок суммирования 8 со знаком "+", оно увеличивает частоту управляемого генератора 20, уменьшив тем самым индукцию в зазоре электромагнита 2. Проходя через блок вычитания 9 со знаком "-", оно уменьшает частоту управляемого генератора21, увеличив тем самым индукцию взазоре электромагнита 3. Изменениеиндукций достигает такой величины,что получающаяся новая разность маг- .нитных сил уравновешивает инерционнуюсилу, вызванную наличием измеряемогоускорения,Рассмотрим случай, когда ускорениеостается постоянным, а самопроизвольно изменились частоты управляемыхпо частоте генераторов 20 и 21. Вэтом случае изменяется текущее значение суммы периодов, измеренное измерителем суммы периодов 26, на выходе третьей схемы сравнения 28 появляется код рассогласования текущегозначения относительно заданного задатчиком 27, Этот код преобразуетсяв цифроаналоговом преобразователе 29в напряжение, которое приводит к изменению выходного напряжения третьегоинтегратора 30, которое в свою очередь через блоки суммирования 8 и вычитания 9 без изменения знака изменяет частоты управляемых генераторов 20и 21. Напряжение третьего интегратора 30 изменяется до тех пор, пока кодизмеренной суммы периодов с измерителя суммы периодов 26 не станет равным коду с задатчика 27 кода суммыпериодов.Если в процессе стабилизации суммы периодов нарушится их разность, то в этом случае произойдет нарушение равновесия сил, действующих на инерционный элемент 1. Оно смещается и тогда напряжение с датчика рассогласования 6 через блок динамической коррекции 7 воздействует на управляемые генераторы 20 и 21 и разность периодов восстанавливается. При этом восстанавливается равновесие сил, действующих на .инерционный элемент 1.Таким образом, после переходного процесса в акселерометре устанавливается баланс сил, действующих на инерционный элемент 1, при этом сумма периодов, а также индукций постоянная, наперед заданная величина, а разность периодов пропорциональна измеряемому ускорению. Эта разность измеряется в измерителе 24 разности периодов 21 и подается на блок индикации 19.1385079 Формула изобретения Составитель К.Лукомский Техред М,Дидык Корректор ИЭрдейи Редактор Н.Горват Заказ 1409/43 Тираж 847 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом поддерживаются выполнения соотношений, описываемыхсистемой уравнений:Т + Т= сапами5Т - Т = 1 сО рВ, + В = сопвТВ - Вр = 1 с, агде Т - период переменного тока вэлектромагните, 10В - индукция в зазоре;а - измерение ускоренияЕ и Е- коэффициенты пропорциональности,Введение цифрового контура стабилизации суммы периодов позволяет наиболее полно реализовать преимущества,которые заключаются в преобразованииинерционных сил в разность периодов,измеряемую с высокой точностью. 20 Акселерометр по авт. св, У 1101744, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения ускорений, в него введены последова- г тельно соединенные измеритель суммы периодов, третья схема сравнения, цифроаналоговый преобразователь и третий интегратор, а также задатчик кода суммы периодов, причем входы измерения суммы периодов подключены к выходам управляемых по частоте генераторов, выход задатчика кода суммы периодов подключен к второму входу третьей схемы сравнения, а выход третьего интегратора подключен к третьим входам блоков суммирования и вычитания.