Устройство для измерения ускорений

Е ИЗОБРЕТЕН ИСА К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВ май Р.М-Й- тщфт(56) Техническое опительной аппаратуры ВАвторское свидет%917091, кл.601 Р 1 льский институт ф И. Широкова ание виброизмериИ 6-6 ТН, Тарту, 1973. льство СССР /08, 1979. ат ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения вибрационных и линейных ускорений,Известно устройство для измерения линейных ускорений, содержащее последовательно включенные преобразовательпитания с выходным трансформатором,дифференциальный индуктивный датчик,включенный в одно из плеч измерительногомоста, демодулятор, фильтр низких частот иусилитель постоянного тока.Недостатком данного устройства является низкая виброустойчивость, когда искажения полезного выходного сигнала проходятнапрямую через демодулятор и приводят кзначительной погрешности. измерений,Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения ускоре ний, содержащее преобразователь питанияс выходным трансформатором, измерительный мост, одно плечо которого образованополуобмотками дифференциального ийдуктивного датчика, а второе плечо - резистивным делителем, усилитель переменного(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЙ(57) Использование. приборостроение, измерение вибрационных и линейных ускорений. Сущность изобретения, акселерометр . содержит измерительный мост 3, одно плечо которого образовано полуобмотками 4 дифференциального индуктивного датчика. Выход измерительного моста 3 подключен к схеме обработки выходного сйгналэ, в состав которой введены схема выборки и хранения 8 и схема выделения конца импульса 9, 2 ил,напряжения, синхронный ключевой демодулятор на операционном усилителе и управляемый ключ в цепи неинвертирующего входа операционного усилителя, фильтр низких частот и усилитель постоянйого тока;Недостатком укаэанного устройства является низкая помехоустойчивость, вы- а зываемая пэразитными реактивными параметрами дифференциального индуктивного р датчика, Большое влияние на точность измерения оказывают в первую очередь паразитные емкости, образованные как в самом индуктивном датчике - межвитковая ем кость, так и на выходе его - емкость соеди д нительной линии связи,Эти паразитиме емкости образуют с ра- )иа бочей индуктивностью резонансные конту- д ра, которые, возбуждаясь, накладываются на полезный выходной сигнал индуктивного датчика.Выходные сигналы индуктивного д чика при отсутствии паразитных емкостей, имеющего реальные параэитные конструк вные емкости, представлены на фиг.1 б.1748073 20 35 50 Целью изобретения является повышение точности измерения ускорений за счет исключения влияния паразитных наводок.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразователь питания с выходным трансформатором, измерительный мост, одно плечо которого образовано полуобмотками дифференциального индуктивного датчика, а второе плечо - резистивным делителем, усилитель переменного напряжения, подключенный к синхронному ключевому демодулятору, последовательно соединенные фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока, введены схема выделения конца импульса и схема выборки и хранения, состоящая из управляющего ключа и конденсатора памяти, причем выход усилителя переменного напряжения соединен с входом схемы выборки и хранения,выход которой соединен с входом фильтра низкой частОты, а управляющее напряжение на схему выборки и хранения подается со схемы выделения конца импульса, вход которой соединен с обмоткой выходного трансформатора.На фиг.2 приведена схема предлагаемого устройства,Устройство для измерения ускорений содержит преобразователь 1 с выходным трансформатором 2, измерительный мост 3, одно плечо которого образовано полуобмотками дифференциального индуктивного датчика 4, а второе плечо - реэистивным делителем 5, усилитель переменного напряжения 6, синхронный ключевой демодулятор 7, схему выборки и хранения 8, схему выделения конца импульса 9, последовательно соединенные фильтр нижних частот 10 и усилитель постоянного тока 11. Измерительный мост 3 запитан от вторичной обмотки трансформатора 2 преобразователя 1, выход измерительного моста 3 соединен с входом усилителя переменного напряжения 6, выход которого соединен с синхронным ключевым демодулятором 7, управление которого осуществляется с трансформатора 2, и схемой выборки и хранения 8, управление которой осуществляетФся схемой выделения конца импульса 9,вход которой соединен с трансформатором 2. Выход схемы выборки и хранения 8 соединен с входом фильтра нижних частот 10.Устройство для измерения ускорений работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии линейных или вибрационных ускорений ве-, личины индуктивного сопротивления полу- обмоток датчика 4 равны, измерительный мост сбалансирован и выходное напряжение измерительного моста 3 равно нулю,Соответственно, равны нулю исходное напряжение усилителя переменного напряжения 6, синхронного ключевого демодулятора 7, схемы выборки и хранения 8, фильтра нижних частот 10, усилителя постоянного тока 11. При наличии ускорения якорь индуктивного датчика под действием сил инерции смещается, изменяются в противоположные стороны значения индуктивных сопротивлений полу- обмоток датчика 4 и баланс измерительного моста 3 нарушается, в результате чего на выходе моста появляется переменное напряжение, величина которого в пределах линейной рабочей эоны датчика пропорциональНа величине ускорения; частота напряжения равна опорной частоте преобразователя 1, а фаза изменяется на 180. при изменении направления ускорения.Переменное напряжение с выхода измерительного моста 3 усиливается усилителем переменного напряжения 6 и подается на синхро нный ключевой демодулятор 7 и схему выборки и хранения 8, управление которой сфазировано с опорным напряжением. Управляющий ключ схемы выборки и хранения 8 открывается и выходное напря 2530 жение усилителя переменного напряжения 6 заряжает конденсатор памяти схемы выборки и хранения 8, Открывание управляющего ключа схемы выборки и хранения 8 происходит в момент окончания периода опорного напряжения преобразователя, когда колебательные процессы паразитных контуров индуктивного датчика 4 уже закончились или имеют допустимую для нормального функционирования последующих узлов величину, Выходное напряжение со схемы выборки и хранения 8 поступает на фильтр нижних частот 10, который формиру 40Ф45 ет частотный диапазон и далее на усилитель постоянного тока 11 для формирования амплитудного диапазона устройства для измерения ускорений Таким образом, введя схему выделенияконца импульса 9 и схему выборки и хранения 8 и используя положительные свойства синхронного демодулятора, исключаем влияние паразитных помех, которые присутствуют во входном сигнале индуктивного датчика.В предлагаемом устройстве для измерения ускорений по сравнению с прототипом достигается повышение точности измерений за счет использования схемы выделения конца импульса, схемы выборки и хранения, которые исключают иэ информативного сигнала колебательные процессы паразитных контуров, и пропускают на фильтр нижних частот сигнал, пропорциональный измеряемому ускорению.Формула изобретенияУстройство для измерения ускорений, содержащее преобразователь напряжения с выходным трансформатором, соединенный с измерительным мостом, включающим 5 в себя реэистивный делитель и дифференциальный индуктивный датчик, к выходу которого подключен усилитель переменного напряжения, соединенный выходом с синхронным демодулятором; последовательно 10 соединенные фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности; в него введены схема выборки и хранения, включающая в себя управляемый ключ и запоминающий конденсатор и подключенная входом к выходу усилителя переменного напряжения, а выходом - к фильтру нижних частот;-и схема "выделений концаимпульса, вход которой соедийен с выходным трансформатором, а выход - с упрэвлвюЩим входом схемы выборки и хранения,1748073 едактор Н,Горва ректор Т.Пал Заказ 2502 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 оставиехред М ь В.КостинМоргентал