Компенсационный акселерометр

ZIP архив

Текст

Сеюз Сфветских Сфциалнстнческих Реслублик(23) Приоритет С 01 Р 15/13 Государственный комитет ссс р по дедам изобретеиий я . открытийДата опубликования описания 23 . 04 . 81 В.М.Кушуль, В.Н, Еремичев, В.Е. Дьячков,В.Н. Григорьев, Ю.Н. Суббота и Ю.Г. Столяров, (72) Авторы изобретения О тика25 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения ускорений.Известны компенсационные акселерометры, в которых сила, возникающая при действии внешнего уско: рения на чувствительный .инерционный элемент, компенсируется противоположно направленной силой, создаваемой с помощью обратного преобразователя, т.е. устройства, преобразующего ток или напряжение в силу. В таких устройствах обратный преобразователь силы является звеном обратной связи илинейность статической характеристики акселерометра будет в основном определяться линейностью этого звена 11.В этом акселерометре зависимость силы, действующей на чувствительный инерционный элемент со стороны электромагнита, от тока в электромагните ыелинейна, Следовательно, будет нелинейна и статическая характерис всего акселерометра.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является . компенсационный акселерометр, содержащий инерционный элемент, расположенный в зазоре между двумя электро магнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный ко входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, Одни из входов которых подключены к источнику опорного сигнала, другие - к выходу блока динамической коррекции, и блок индикации 21,В известном акселерометре нелинейность статической характеристики частично устранена путем применения дифФеренциального обратного преобразователя силы и подачи на его электромагниты постоянного смещения.Цель изобретения - повышение точности измерений за счет линеаризации статической характеристики акселерометра.Указанная цель достигается тем, что в акселерометр введены два датчика индукции, чувствительные элементы оторых.размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два интегратора и две схемы сравнения, причем одни иэ входов схем сравнения соединены с соответствующими выходами блока сум" мироваиия и блока вычитания и с входами блока индикации, а выходы - свходами интеграторов, выходы которыхподключены к соответствующим входамусилительно-преобразовательных блоков,На фиг. 1 приведена функциональная схема акселерометра на фиг.2 структурная схема замкнутого контурарегулирования величины индукции вЭазоре.Предлагаемый компенсационныйакселерометр содержит инерционныйэлемент 1, установленные с противоположных сторон от него первый 2 ивторой 3 электромагниты, обмотки которых соединены с выходами соответственно первого 4 и второго 5 усилительно-преобразовательных блоков,датчик б положения инерционного элемента, подключенный к входу блока 7динамической коррекции, блок 8суммирования и блок 9 вычитания, первые входы которых подключены к источнику 10 опорного сигнала, а вторые входы - к выходу блока 7 динамической коррекции, первый и второйдатчики индукции, состоящие из чувствительных элементов 11 и 12, размеценных в зазорах между инерционнымэлементом 1 и соответствующими электромагнитамн 2 и 3, и подключенныхк их выходам усилительно-преобразовательных.блоков 13 и 14, две схемы15 и 16 сравнения, два интегратора 17 и 18 и блок 19 индикации.Первые входы схем 15 и 16 сравненияподключены к выходам блока 8 суммирования и блока 9 вычитания, ихвторые входы - к выходам первого 13и второго 14 датчиков, индукции, авыходы - через интеграторы 17 и 18подключены к входам первого 4 ивторого 5 усилительно-преобразовательных блоков. Входы блока 19 инди-кации соединены с одноименными входами схем 15 и 16 сравнения.Прй этом последоватбльно соединен-:ные схемы 15 и 16 сравнения интегра 1торы 17 и 18, усилительно-преобразо- .;вательные блоки 4 и 5 и электромагниты 2 и 3, а также датчики индукции13 и 14, измерительные элементы 11и 12 которых находятся в поляхэлектромагнитов 2 и 3, а выходы подключены к вторым входам схем 15 и 16сравнения, образуют два замкнутыхконтура регулирования величины индукции в зазорах между инерционным элементом и электромагнитами. Входнойвеличиной ОВ для одного из них является сигнал с блока 8 суммирования,,а выходной - величина. индукции в такого контура регулирования поступает напряжение входного сигнала ОЗхи одновременно на второй вход схемы15(16) сравнения с выхода датчикаиндукции. поступает напряжение О,пропорциональное величине индукции,в зазоре электромагнита 2(3).Навыходе схемы 15(16) сравйения образуетоя напряжение рассогласованияаО, которое, пройдя через интегра- .тор 17(18) и усилительно-преобразовательный блок 4(5), вызывает такоеизменение тока электромагнита 2(3)и соответственно такое изменениеиндукции в зазоре, чтобы напряжениерассогласования аО на выходе схемы 15 15(16) сравнения стало равным нулю.При этом напряжение О с выходадатчика индукции будет равно величине входного сигнала ОВх,а индукцияв зазоре между инерционным элементом щ и электромагнитом будет пропорциональна входному сигналу ОВ.Согласно структурной схеме контурарегулирования величины индукции в зазоре, изображенной на фиг.2, его пе редаточная .Функция может быть представлена в виде ЗО где 35 40 зазоре первого электромагнита 2. Длядругого контура регулирования индукции входной величиной О являетсясигнал с блуа 9 вычитания, а выходной - величина индукции в зазоревторого электромагнита 3. Пусть напервый вход схемы 1 Ь (16) сравнения.мени электромагнита,После подстановки и преобразований получаем окончательное выражение для передаточной функции контура регулирования величины индукции в зазореК Тъ У 1 РК 4 КдКЭ К 4 КдКУ" Как видно из полученного выражения,статическая характеристика тако-. го контура определяется выражением 1 В .КЯфКА ОВХщ т.е. зависит только от статическогокоэффициента передачи датчика индукции и не зависит от параметров интегратора, усилительно-преобразовательного блока, электромагнита, в 65 том числе и от величины зазора дфЭлектромагнитный .компенсационный акселерометр работает следующим образом.Пусть в исходном состоянии инерционный элемент 1 находится в цент" ральном положении и на него не действует ускорение. При этом сигналы .на выходе датчика б положения, блока :7 динамической коррекции и вторых входах блока 8 суммирования и блока 9 вычитания равны нулю. Напряжение, по ступающее на первые входы схем 15 и 16 сравнения, равно напряжению поступающему с источника 10 опорного сигнала. Соответствующие замкнутые контура регулирования индукции устанавливают величины индукций в зазо-15 рах между инерционным элементом 1 электромагнитами 2 и 3 пропорционально величинам сигналов на первых входах схем 15 и 16 сравнений. Таким образом, индукции в зазорах равны 20 по величине и противоположны по направлению. Так как силы, действующие на инерционный .элемент со стороны электромагнитов, определяются величинами индукций в зазорах, то их результирующее воздействие будет равно. нулю и инерционный элемент будет продолжать находиться в центральном положении.Прн воздействии внешнего ускорения на инерционный элемент 1 и отклонении его, например, в направлении электромагнита 3, навыходе датчика б положения появляется сигнал положительной полярности, поступаю.щий через блок 7 динамической коррекции, вводящий сигнал, пропорциональный производной по смещению, на вторые входы блока 8 суммирования и блока 9 вычитания. При этом на первом входе первой схемы 15 , 40 сравнения сигнал увеличивается, а на первом входе второй схемы 16 сравнения уменьшается. Соответственно работой замкнутых контуров регулирования величины индукции в 45 зазорах обеспечивается пропорциональное возрастание величины индук" ции в зазоре между элементом 1 и ,электромагнитом 2 и пропорциональное уменьшение величины индукции в зазоре между инерционным элементом 1 и электромагнитом 3.таким образом, сила элект 9 ОЙФ 1" нитного обратного преобразователя будет линейно зависеть от напряже" ний на первых входах схем сравнений. ,При этом величина напряжения на одноименных входах схем 15 и 16 сравнений, регистрируемая в блоке 19 индикации, будет пропорциональна инер" ционной силе, вызываемой внешним ускорением, действующим на инерционный элемент, и, следовательно, ускорению.Таким образом, в предлагаемом акселерометре устраняется нелинейность статической характеристики электромагнитного обратного преобразователя, вызванная влиянием изменения зазора между электромагнитами и инерционным элементом при воздействии внешнего ускорения. Поэтому при линейности всех остальных блоков общая статическая характеристика ак" селерометра будет линейной,формула изобретенияКомпенсационный акселерометр,содержащий инерционный элемент, расположенный в зазоре между двумяэлектромагнитами, обмотки которыхсоединены с выходами усилительнопреобразовательных блоков, датчикположения инерционного элемента,подключенный ко входу блока динамической коррекции, блок суммирова"ния и блок вычитания, одни из входовКоторых подключены к источнику опОрного сигнала, другие - к выходублока динамической коррекции, и блокиндикации, о т л н ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности измерений за счет линеаризациистатической характеристики акселерометра, в него введены два датчикаиндукции, чувствительные элементыкоторых размещены .в зазорах междуинерционным элементом М соответствующим электромагнитом, два интегратора и две схемы сравнения, причемодни из входов схем сравнения сое"динены с соответствующими выходамиблока суммирования и блока вычитания и с входами блока индикации,а выходы - с входами интеграторов,выходы которых подключены к соответствующим входам усилительно-преобразовательных блоков.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Ю 3664196,кл. 73-517, опублик. 1972.2. Патент СЮА Р 3090239,кл. 73-517, опублик. 1963 (прототиц 1.0240 б 2 ор В. Лазаренк Тираж 907 ПодписноВИИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий,13035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 аказ 2099/б Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель И. ПолунинаТехред И.иайорсва Корректор Г. Назарова

Смотреть

Заявка

2740516, 23.03.1979

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ИНСТИТУТ АВИАЦИОННОГОПРИБОРОСТРОЕНИЯ

КУШУЛЬ ВЕНИАМИН МОИСЕЕВИЧ, ЕРЕМИЧЕВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ, ДЬЯЧКОВ ВИКТОР ЕВГЕНЬЕВИЧ, ГРИГОРЬЕВ ВЛАДИСЛАВ НИКИТОВИЧ, СУББОТА ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ, СТОЛЯРОВ ЮРИЙ ГЕОРГИЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01P 15/13

Метки: акселерометр, компенсационный

Опубликовано: 23.04.1981

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-824062-kompensacionnyjj-akselerometr.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Компенсационный акселерометр</a>

Похожие патенты