Акселерометр-кубик моррисона

) (11) 8 ЕСПУБЛИК 12 5 0 01 Р 15/08,60 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСТВУ ВТОРСКОМУ СВИД ный элемент 2. Акселерометр грани имеет датчик перемещен нительный орган 9, связанные бой через усилитель-преобразо вычислительный блок 7. Каждый ремещения выполнен в виде фо ческого преобразователя,со источник света 4 и теневую мас щенные на каждой грани ийе элемента 2. Напротив них на с ющей грани корпуса расположе 6 приборов с зарядовой связь которой передается в усилител зователь 8. 2 ил.(57) Использование: приборостроение, измерение угловых и линейных ускорений.Сущность изобретения; акселерометр-кубик Моррисона содержит корпус 1. Внутринего в жидкости 3 расположен инерционна каждои ий и испол- между сователь 8 и датчик пе- тоэлектридержащего ку 5, размерционного оответствуна линейка ю, сигнал с ь-преобраИзобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к измерителям углового и лйнеййаго ускорения. Известен угловой акселерометр, содержащий маховик, установленный на оси, совпадающей по направлению с чувствительной осью, а также индукционный датчик угла и датчик момента. Недостатками известного акселерометра 10 является низкая точность вследствие индук 20 ми окнами, а такжеустановленный отдельно и оптически связанный систочником света фотопотенциомотр, Недостатками известного преобразователяявля Ются низкая точность и сложность согласования с цифровыми вычислительнь 1 ми средствами вследствие использования фотоприемника с аналоговымвыходом,Известен трехкомпонентный акселерометр с кубической крестообразной инерцианной массой с оптоэлектронным датчиком 30 положения и электромагнитным датчиком момента. Недостатком данного" акселерометра являются низкие функциональные возможности вследствие измерения только трех параметров движения Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является кубок Моррисона, содержащий корпус, инерционный элемент в нем, жидкость в зазоре между корпусом и инерционным элементом, емкостные датчики перемещения и электромагнитные исполнительные органы,а также усилитель-преобразователь, элект- "рически включенный между ними, Недостатком данного устройства является низкая точность вследствие емкостного способа съема информации о положении инерционного элемента .относительно корпуса. 50 Целью изобретения является павы шение точности.Поставленная цель достигается тем, что в акселерометре-кубике Моррисона, содержащем корпус и расположенный в нем инерционный элемент, жидкость в зазоре между корпусом и инерционным элементом, расположенные по трем ортогональным осям датчики перемещения и исполнительные органы, между которыми включен усилитель-преобразователь, датционного съема информации, а также низкие функциональные возможности вследствие измерения тол 6 ко углового ускорения и относительно всего лишь одной оси15Известен фотоэлектрической преобразователь перемещений, содержащий установленные на подвижном объекте источник света и теневую маску с двумя рэвновеликичики перемещения выполнены в виде фотоэлектрических преобразователей, состоящих из установленных на каждой граниинерционного элемента двух источниковсвета и теневой маски с двумя равйовеликими окнами, а также установленной на каждой внутренней грани корпуса линейкиприборов с зарядовой связьо, а между выходами всех линеек и входом усилителяпреобразователя включен вь 1 числительныйблок.Сущность изобретения заключается вследующем. Свет от одного источника прохадйт через теневые маски каждой граниинерционного элементаи попадает на линейки йриборов с зарядовой связьЮ; размещенные на каждой внутренней граникорпуса. По выходному сигналу с линеекприборов с зарядовой связью каждой гранивычислительный блок определяет общеесмещение инерционного элемента и необходимое воздействие для ега возвращейияисполнительными органами в "нулевоепо-.ложение.Использование источника света, теневых масок и фотапотенциометров известна,например в фотоэлектрическом преобразо-вателе перемещений 2. Использование линеек приборов с зарядовой связью такжеизвестно. Однако их совокуйное использование в кубике Моррисона не известно, чтоподтверждает проведенный патентный поиск. Таким образам, использование в предложенном кубике Моррисона совокупностиизвестных в отдельности признаков приводит к новому качеству, проявившемуся в положительном эффекте - повышенииточности - в связи с чем изобретение обладает существенными отличиями,На фиг.1 изображена функциональнаясхема предложенного экселерометра-кубика Моррисона; на фиг. 2 - схема взаимногорасположенйя источника света, теневых масок и линеек приборов с зарядовой связью,Акселерометр-кубик Моррисона содержит корпус 1, инерционный элемент 2 в нем,жидкость 3 в зазоре между ними, источникисвета 4, теневые маски 5, линейки 6 приборов с зарядовой связью, вычислительныйблок 7, усилитель-преобразователь 8 и электромагнитные исполнительные органы 9.Акселерометр - кубик Моррисона работает следующим образом.Инерционный элемент 2, связанный скорпусом 1 только вязким трением жидкости 3, стремится сохранить свое положениенеизменным в инерциальном пространстве.Поэтому при движении корпуса 1 инерционный элемент 2 смещается относительно "нулевого" положения, за которое принимаетсяположениеинерционногоэлемента 2, когда боров с зарядовой связью, ширина одной его геометрический центр совпадает с гео- области увеличивается, ширина другой - метрическим центром корпуса 1, а каждая уменьшается на столько же. При повороте грань инерционного элемента 2 параллель- инерционного элемента относительно оси, на соответствующей грани корпуса 1. При 5 перпендикулярной йлоскости Соответствусмещении инерционного элемента 2 отно- . ющей грани, засвеченные области не сдвисительно "нулевого" положения датчики пе- гаются вдоль лийееК 6 приборов с ремещения измеряют это смещение, зарядовойсвязью,ащирина 6 беихобластей передают его на вычислительный блок 7, взависимостиотнаправленияповороталикоторый определяет три ортогональные 10 боодинаковоувеличивается" либоодинакопроекции смещения центра масс инерцион- во уменьшается. Каждой засвеченной ного элемента 2 относительно трех взаимно области линейки 6 приборов с зарядовой ортогональных осей координат и его угла-связью соответствует строгЬ определенный вое смещение относительно этих осей. Сиг- сигнаЛ на ее вмходе."Система будет чувствинал с вычислительного блока 7 через 15 тельна к одновременномудвиженйюинерусилитель-преобразователь 8 передаетсяциойного элемента 2 относительновсех на электромагнитные исполнительные орга- степеней свободй, перекрестные связи не ны 9, которйе прикладывают к инерционно- вносят ошибок. По выходному сигналу с му элементу 2 усилия, необходимые для его линеек 6 приборов с зарядовой связью кажвозвращения в "нулевое" положение, Таким 20 дой грани вычислительный блок 7 определя,образом, поддействиемвнешнихсил,изме-ет линейные смещения инерционного ряемых датчиками перемещения и компен- элемейта в двухвзаимно ортогональных на-. сируемых исполнительными органами 9, правлениях, параллельных соответствую- инерционный элемент совершает колеба- щей грани корпуса 1 и угловое смещение тельные движения с небольшой амплитудой 25 инерционного элемента 2 вокруг оси, первозле "нулевого" положения, т.е. предло- пендикулярной этой грани корпуса 1. Если женное устройство работает в нуль-индика- от источников 4 будут распространяться не торном режиме. Информация о линейных и параллельные, а расходящиеся пуЧки света; угловыхускорениях, величины которыхпро- то это позволит измерять четвертый пара. порциональны смещениям инерционного 30 метр положейия инерционного элемента 2 элемента 2, снимаются с вычислительного относительно корпуса 1. При этом засвечен- блока 8.ные областй при движении инерционногоИзмерение положения инерционного элемента 2 к корпусу 1 будут одинаково элемента 2 осуществляется следуюЩим об- уменьшаться беэ движения вдоль линейки, разом. Излучение от источника света; раз при удалении - одинаково увеличиваться. мещенного внутри инерционного элемента Чтобы отличить данное движение от углово, проходит сквозь равновеликие окна (см. го поворота инерционного элемента 2 отнорис. 2) теневых масок 4, размещенных на сительно оси; перпендикулярной гранях инерционного элемента 2. 8 качест- соответствующей грани корпуса (см, рис.2) ве источника 4 света могут использоваться40 необходимо параллельно линейки 6 прибоодин или несколько полупроводниковых ров с зарядовой связью на этой же грани светодиодов. При попадании света, про-разместить еще одну линейку 6 приборов с шедшего через теневые маски 5, на линейки зарядовой связью, идентичную первой. Тогприборов с зарядовой связью осуществля- да при линейном движении (приближении, ется засветка отдельных участков линеек 6 45 удалении) центры засвеченных областей буприборов с зарядовой связью, Каждому по- дут неподвижны, а при угловом смещении - ложению инерционного элемента 2 корпуса центры засвеченных областей будут повора соответствует строго определенная за- чиваться вокруг оси поворота инерционносветкалинеекприборовсзарядовойсвязью го элемента 2 относительно корпуса 1. и строго определенный сигнал на выходе 50 Данное усложнение. позволит измерять углинеек 6 приборов с зарядовой связью. При ловое смещение инерционного элемента 2 движении инерционного элемента 2 с тене- относительно корпуса 1 вокруг двух взаимвой маской 5 относительно линеек 6 прибо- но ортогональных осей Ох и Оу, параллельров с зарядовой связью (см. рис. 2) одной ных соответствующей грани корпуса 1 (см. грани корпуса 1. вдоль оси Ох засвеченные 55 рис.2), При повороте инерционного элеменобласти линеек 6 приборов с зарядовой та 2 вокругоси Охзасвеченыеобласти будут связью перемещаются по ним, не меняя вести себя так же, как при линейном смещесвоей ширины. При движении инерционно- нии инерционного элемента 2 относительно го элемента 2 вдоль оси Оу засвеченные корпуса 1 вдоль оси Оу, но только одновреобласти не сдвигаются вдоль линеек 6 при- менно с этим они будут расширяться, При1781618 формула изобретения Составитель А.ВинокуровТехред М.Моргентал Корректор М,Петров Ред Заказ 4271 Тираж Подписное ВНИИПИ Государсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Па 1 ент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101 повороте инерционного элемента 2 вокруг оси Оу засвеченные области будут вести себя так, как при линейном смещении инерционного элемента 2 относительно корпуса 1 вдоль оси Ох, но только одновременно с 5 этим они будут расширяться, Таким образом, с помощью одного датчика положения можно будет измерить все шесть параметров положения. инерционного элемента 2 относительно корпуса 1. Остальные фото электрические преобраэователйуположения позволят повысить точность за счет осреднения полученных результатов и повысить надежность за счет резервирования.Конструктивно вычислительный блок 7 15 представляет собой шесть параллельных микропроцессоров, преобразующих информацию датчиков положения инерционного элемента 2 относительно корпуса 1 и передающих эту информацию в седьмой микро процессор, который на основании полученных кодов определяет шесть кодов параметров положения инерционного элемента 2 относительно корпуса 1, которые далее передаются в усилитель-преобразо ватель 8, предварительно подвергаясь необходимой трансформации в цифроаналоговом преобразователе (входящем при необходимости в состав вычислительного блока 7) или беэ нее, В состав вычислительного блока 7 может входить постоянное запоминающее устройство, в котором записаны программы работы микройроцессорОв, и тактирующее устройство. Акселерометр-кубик Моррисона, содержащий корпус и расположенный в нем инерционный элемент, жидкость в зазоре между корпусом и инерционным элементом, расположенные по трем ортогональным осям датчики перемещения и исполнительные органы, между которыми включен усилитель-преобразователь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, датчики перемещения выполнены в виде фотоэлектрических преобразователей, состоящих из установленных на каждой грани инерционного элемента источника света и теневой маски с двумя равновеликими окнами, а также установленной на каждой внутренней грани корпуса линейки приборов с зарядовой связью, а между выходами всех линеек и входом усилителя-преобразователя .вкл ючен вычислител ьн ый блок.