Акселерометр

/08 0 О 0 ЕЕт ЕЛЬСТВУ ельство 5/08, 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕН АВТОРСКОМУ СВИД(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения(54)(57) ЪКСЕЛЕРОМЕТР, содержащийинерционный элемент, расположенныйв зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены свыходами первого и второго усилителей мощности, датчик положения инерционного элемента, подключенный череблок динамической коррекции к певходам блоков суммирования и вычния, вторые входы которых соединеныс выходом первого источника опорногосигнала, чувствительные элементыпервого и второго датчиков индукции,размещенные в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два демодулятора, две схемы сравнения, два интегратора и блок индикации, причем входы демодуляторов соединены с выходами чувствительных элементов первого и второго датчиков индукции, а выходыс первыми входами схем сравнения, выходы которых соединены с входами, соответствующих интеграторов, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью пощааения точности измерения, в него введены два управляемых по частоте генератора, два модулятора, второй источник опорного сигнала и измеритель разности периодов, при этом входы первого и второго управляемых.о частоте генераторов подФ соединены к выходам блоков суммирования и вычитания соответственно, а их выходы соединены с первыми входа ми модуляторов, вторые входы которых соединены с выходами интеграторов, а вйходы -. с входами первого и второ-, 3 го усилителей мощности соответственно, выходы первого и второго, управляеьащ по частоте генераторов подключены к измерителю разности периодов, выход которого соединен с блоком индикации, а второй источник опорно-го сигнала соединен с вторыми входа- ми схем сравнения,Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляизмерения ускорений.В акселерометрах, построенных покомпенсационной схеме, сила, возникающая при действии внешнего ускорения на чувствительный инерционныйэлемент, компенсируется противоположно направленной силой, создаваемойс помощью обратного преобразователя,т.е. устройства, преобразующего ток 0или напряжение в силу.Известен акселерометр, содержащийинерционный элемент, расположенныйв зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательныхблоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный через блокдинамической коррекции к первым входам блоков суммирования и вычитания, 20вторые входы которых соединены с выходом источника опорного сигнала иблОк индикации 1,Недостатком такого акселерометраявляется наличие нелинейной зависимости величины силы обратного преоб.разователя от изменения величинызазора, что приводит к нелинейностистатической характеристики и, какследствие, к ухудшению точности из- З 0мерений.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является акселерометр,содержащий инерционный элемент, рас" З 5положенный в зазоре между двумяэлектромагнитами, обмотки которыхсоединены с выходами первого и второго усилителей мощности усилительнопреобразовательных блоков, датчикположения инерционного элемейта, подключенный через блок динамическойкоррекции к первым входам .блоковсуммирования и вычитания, вторыевходы которых соединены с выходомпервого источника опорного сигнала,чувствительные элементы первого ивторого датчиков индукции, размещенные в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два демодулятора, две схемы 50сравнения, два интегратора и блокиндикации, причем входы демодуляторов соединены с выходами чувствительных элементов первого и второго датчиков индукции, а выходы - с первыми 55входами схем сравнения, выходы которых соединены с входами соответствующих интеграторов, выходы интеграторовсоединены с входами усилителей мощности, а вторые входы схем сравнения - 60с выходами блоков суммирования и вычитания, блок индикации подключенк вторым входам схем сравнения 2 .Недостаток известного акСелерЖбтразаключается в том, что информацион ным сигналом является разность посто-. янных напряжений на входах схем сравнения. Погрешность устройств, измеряющих разность постоянных напряжений, соизмерима с погрешностью датчиков индукции основной погрешностью акселерометра) и складывается с ней, что, естественно, уменьшает точность измерений.Цель изобретения - повыоение точности измерения.Указанная цель достигается тем, что в акселерометр, содержащий инерионный элемент, расположенный в за-. оре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами первого и второго усилителей мощности, датчик положения инерционного элемента, подключенный через блок ди намической коррекции к первым входам блоков суммирования и вычитания, вторые входы которых соединены с выходом первого источника опорного сигна ла, чувствительные элементы первого и второго датчиков индукции, размещенные в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два демодулятора, две схемы сравнения, два интегратора и блок индикации, причем входы демодуляторов соединены с выходами чувстви. тельных элементов первого и второго датчиков индукции, а выходы - с первыми входами схем сравнения, выходы которых соединены с входами соответствующих интеграторов, введены два управляемых по частоте генератора, два модулятора, второй источник опор ного сигнала и измеритель разности периодов, при этом входы первого и второго управляемых по частоте генераторов подсоединены к выходам блОков суммирования и вычитания соответственно, а их выходы соединены с первыми входами модуляторов, вторые входы которых соединены с выходами интеграторов а выходы - с входами первого и второго усилителей мощности соответственно, выходы первого и второго управляемых по частоте генераторов подключены к измерителю разности периодов, выход которого соединен с блоком индикации, а второй источник опорного сигнала соединен с вторыми входами схем сравнения.На чертеже приведена функциональная схема акселерометра, выполненного по компенсационной схеме.Акселерометр содержит инерционный элемент 1, расположенный в зазоре между электромагнитами 2 и 3, обмотки которых соединены с выходами первого 4 и второго 5 усилителей мощности, датчик б положения инерционного элемента, подключенный к входу блока 7 динамической коррекции, выс периодом Тх таким образом, что усиленный в усилителе 45) мощности, он вызывает такое изменение тока электромагнита 2(3) и, соответственно, такое изменение индукции в зазоре, чтобы напряжение рассогласования 6 на выходе схемы 15 1 б) сравнения стало равным нулю. При этом 0 = 0 т.е, Охх будет величиной постЬянной, заранее заданной. Таким образом, из формулы б) следует, что индукция в зазоре между инерционным элементом и электромагнитом будет пропорциональна входному сигналу Тес.,Акселерометр работает следующим образом. 15Положим, что в исходном состоянии инерционный элемент 1 находится в центральном положении между электромагнитами 2 и 3 и на него действует ускорение. При этом сигналы на выхо де датчика 6 положения, блока 7 динамической коррекции и первых входах блока 8 суммирования и блока 9 вычитания равны нулю. На вход управляемых по частоте генераторов 20 и 21 25 импульсов подается напряжение с первого источника 10 опорного сигналаОо . Далее с выходов управляемых по частоте генераторов 20 и 21 на первые входы модуляторов 22 и 23 30 поступает последовательность импульсов с периодами соответственно Тв и ТЗх , пропорциональными Ощ , при чем в этом случае Т х =Трх , Соответбх, 2ствующие замкнутые контура регулиро вания индукции устанавливают величины индукции в зазорах между инерционным элементом 1 и электромагнитами 2 и 3 пропорционально величинам входных сигналов Т 8 х; и Тв на первых входах модуляторов 22 и 23. Таким бравом, индукции в зазорах между нерционным элементом 1 и электромаг нитами 2 и 3 будут равны по величине и противоположны по направлению, Так как сибы -действующие на инерцион ный элемент 1 со стороны электромагнитов. 2 и 3, определяются вели" чинами индукции в зазорах, то их результирующее воздействие будет равно нулю и инерционный элемент бу дет продолжать находиться в централь. ном положении.При воздействии внешнего ускорения на инерционный элемент 1 и откло. нения его, например в направлении 55 электромагнита 3, на выходе датчика б положения появляется сигнал положительной полярности, пропорциональный смещению инерционного элемента 1 и поступающий через блок 7 динамической коррекции, вводящий сигнал, пропорциональный производной по смещению, на первые входы блока 8 суммирования и блока 9 вычитания. При этом на входе управляемого по частоте генератора 2 напряжение возрастает, а на входе управляемого по частоте генератора 21- уменьшается. Соответственно возрастает период Тв и уменьшается периМ 1од Тех . В замкнутых контурах регулирования индукции пропорционально изменяется величина индукции в зазо рах системы электромагнит-инерционное тело-электромагнит, При этом результирующая сила, воздействующая на инерционный элемент 1, определяется выражениемьЕ-СВ,+ьВ 1 -В,-ьВ) ф 4 СВИВ, где К - коэффициент пропорциональности;Во- величина индукции в зазорахри отсутствии внешнего ускорения;Ьвд - приращение индукции, обусловленное действием внешнегоускорения.Эта сила будет возвращать инерционный элемент 1 в центральное положение. Кроме этого, результирующая сила будет пропорциональной разности аТ между периодами импульсов, получаемых модуляторами 22 и 23, т.е.ЬГ= 11 Т ьТ,где Т - величина периода импульсовна входе модуляторов.приотсутствии внешнего ускорения;ЬТ - величина разности междупериодами импульсов, поступающих на вход модулятора22 и периодом импульсов,поступающих на вход модулятора 23 при наличи внешнего ускорения.Таким образом, в предлагаемомакселерометре исключено измерениеаналогового сигнала и достигаетсяповышение точности измерения ускорения за счет использования цифровогоизмерителя временного интервала.1101744 ед рре ктор С. Шекмар. 7/ Эака ное илиал ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Составитель Ю. ИэучТираж 823НИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и откр3035, Москва, Ж, Раушская СССРй бар д