Трехкомпонентный акселерометр

.07. и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧМРЫТИЙ 36006312)-1006.06.83.Б,Брусницыи и Н,Н.Беляков71) Рыбинский авиационный технеский институт53) 531,768(088.8)56) 1, Патент США 11 3491600,кл. 73-503, 1970.2. Положительное решение по3317992) кл. С 01 Р 15/13, 15(54)(57) ТРЕХКОИПОНЕНТНЫЙ АКСЕЛЕРО.ИЕТР, содержащий инерционную массу,датчики перемещения и электромагниты,расположенные вокруг инерционной массь попарно по трем перпендикулярнымосям, три схемы управления, каждаяиз которьж включает в себя два регулятора индукции, фильтр-усилитель,фазочувствительный демодулятор, блокдинамической коррекции, частотно-импульсный модулятор, формировательстроба постоянной длительности, логический блок, электронный ключ, источникпеременного напряжения, счетчикимпулвсов и блок индикации, причемрегуляторы индукции, нагруженныеэлектромагнитами датчиков силы, подключены к источнику переменного напряжения через электронный ключ, фазочувствительный демодулятор подклю:,чен цервым входом к датчику перемещения через фильтр-усилитель, а вторымвходом - к источнику переменного напряжения, частотно-импульсный модуля-,тор подключен к выходу блока динамической коррекции и к входу логического блока, формирователь строба постоянной длительности подключен к выходу частотно-импульсного модулятораи к входу счетчика импульсов, первыеуправляющие входы электронного ключа - к выходам логического блока, второй управляющий вход электронногоключа - к выходу формирователя строба постоянной длительности, входыблока индикации - к выходам логического блока и выходу счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности, вкаждую схему управления введены второй электронный ключ, второй фильтрусилитель и блок суммирования, причем вход второго электронного ключаподключен к выходу формирователястроба постоянной длительности, уп"равляющие входы второго электронногоключа подключены к выходам логического блока, а выходы - к входам второго фильтра-усилителя, выход которого подключен к второму входу блокасуммирования, первый вход блока сум-,мирования подключен к выходу фазочувствительного демодулятора, а выход - к входу блока динамической корпогруженную в демпфирующую жидкость,расположенные вокруг инерционной массы шесть электромагнитов, создающиеусилия на инерционную массу, шестьдатчиков перемещений, три схемы управления, каждая иэ которых включаетв себя фильтр-усилитель, подключен 10 иый к нему фоточувствительный демодулятор, логический блок, электронныйключ, переключатель и реверсивныйсчетчик 1. 5 Недостатком известного трехкомпоиентного акселерометра является низ-.кая точность измерения ускорения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является трехкомпонентный акселерометр, содержащий инерционную массу, расположенные вокруг инерционной массы шесть электромагнитов, шесть, датчиков перемещений, три схемы управления, каждая из которых включает в себя два регулятора индук ции, Фильтр-усилитель, фазочувствительный демодулятор, блок динамической коррекции, частотно-импульсный модулятор, формирователь строба постоянной длительности, логический блок электронный ключ, источник пе- З 5 ременного напряжения, счетчик импуль" сов и блок индикации, причем регуляторы индукции, нагруженные электро-, магнитами, подключены к источнику ,переменного напряжения через электронный ключ фазочувствительный демодулятор подключен .к датчику перемещения через фильтр-усилитель, частотно- импульсный модулятор подключен к фоточувствительному демодулятору через 45 блок динамической коррекции, формирователь строба постоянной длительности подключен к частотно-импульсному модулятору, вход логического блока подключен к выходу блока динамической 50 коррекции, первые управляющие входы электронного ключа - к выходам логического блока, второй управляющий вход электронного ключа - к выходу формирователя строба постоянной дли тельности, вход счетчика импульсовк выходу частотно-импульсного модулятора, входы блока индикации - к вы 1 1133Изобретение относится к приборостроению и может найти применение .вприборах инерционной навигации.Известен трехкомпонентный акселероиетр, содержащий инерционную массу,9ходам логического блока и выходу счетчика импульсов 2Однако данный трехкомпонентный акселерометр имеет недостаточную .точность измерения ускорения, обусловленную недостаточной точностью преобразования стабилизированных импуль. сов индукции в импульсы электромагнитной силы при измерении зазоров между электромагнитами и инерционной массой. Цель изобретения - повышение точности измерения ускорения.Поставленная цель достигается тем, что в трехкомпонентный акселерометр, содержащий инерционную массу, датчики перемещения и электромагниты, расположенные вокруг инерционной массы попарно по трем перпендикулярным осям, три схемы управления, каждая из которых включает в себя два регулятора индикации, фильтр-усилитель, фазочувствительный демодулятор, блок динамической коррекции, частотно-импульсный модулятор, формирователь строба постоянной длительности, логический блок, электронный ключ, источник переменного напряжения, счетчик импульсов и блок индикации, причем регуляторы индукции, нагруженные электромагнитами датчиков силы, подключены к источнику переменного напряжения через электронный ключ, фазочувствительный демодулятор подключен первым входом к датчику перемещения через фильтр-усилитель, а вторым входом - кисточнику переменного напряжения, частотно-импульсный модулятор подключен к выходу блока динамической коррекции и к входу логического блока, формирователь строба постоянной длительности подключен к выходу частотно-импульсного модулятора и к входу счетчика импульсов, первые управляющие входы электронного ключа - к выходам логического блока, второй управляющий вход электронного ключа - к выходу формирователя строба постоянной длительности, входы блока индикации - к выходам логического блока и выходу счетчика импульсов, дополнительно в каждую схему управления введены второй электронный ключ, второй фильтр-усилитель и блок суммирования, причем вход второго электронного ключа подключен к выходу формирователя строба постоянной длительности, управляющие входы вто3 1137 рого электронного ключа подключены к выходам логического блока, а выходы - к входам второго фильтра-усилителя, выход которого подключен к второму входу блока суммирования, первый вход блока суммирования подключен к выходу фазочувствительного демодулятора, а выход - к входу блока динамической коррекции.На фнг.изображена конструктив- О ,ная схема трехкомпонентного акселерометра; на фиг. 2 - функциональная схе. ма одного канала трехкомпонентного акселерометра.Трехкомпонентный акселерометр содержит инерционную массу 1, электромагниты 2 и датчики перемещения 3, расположенные вокруг инерционной массы попарно по трем перпендикулярным осям три схемы управления, каждая из которых включает в себя два регулятора индукции 4, первый фильтр-усилитель 5, фазочувствительный демодулятор 6, блок динамической коррекции 7 частотно-импульсный модулятор 8, Формирователь строба постоянной длитжьности 9, логический блок 10, первый электронный ключ 11, источник переменного напряжения 12, счетчик импульсов 13, блок индикации 14, второйЗ 0 электронный ключ 15, второй фильтр- усилитель 16 и блок суммирования 17, причем регуляторы индукции 4, нагруженные электромагнитами датчиков силы, подключены к источнику переменного 35 напряжения 12.через первый электронный ключ 11, фазочувствительный демодулятор 6 подключен к датчику перемещения 3 через первый фильтр-усилитель 5, частотно-импульсный модулятор 8 40 подключен к блоку динамической коррекции 7, формирователь строба постоянной длительности 9 подключен к частотно-импульсному модулятору 8, вход логического блока 1( подключен к вы ходу блока динамической коррекции 7, первые управляющие входы первого электронного ключа 11 - к выходам логического блока 10, второй управляющий вход первого электронного ключа 50 11 - к выходу формирователя строба постоянной длительности 9, вход счетчика импульсов 13 - к выходу частотно-импульсного модулятора 8, входы блока индикации 14 - к выходам логи ческого блока 10 и выходу счетчика импульсов 13, вход второго электронного ключа 15 подключен к выходу фор 397 4мирователя с-.роба постоянной длительности 9, управляющие входы второгоэлектронного ключа 15 - к выходам логического блока 10, а выходы - к входам второго фильтра-усилителя 16,выход которого подключен к второмувходу блока суммирования 17, первыйвход блока суммирования 17 подключен;к выходу фазочувствительного демодулятора 6, а,выход - к входу блока динамической коррекции 7.Трехкомпонентный акселерометр работает следующим образом.При отсутствии ускорения инерционная масса 1 находится в среднем положении относительно электромагнитов 2.Сигналы с датчиков перемещения равнынулю. Электромагниты 2 и конструктивносвязанные с ними датчики перемещения3 запитаны небольшим переменным напря. жением с регуляторов индикации 4Небольшие величинь: индукций в зазорах между электромагнитами 2 и инерционной массой 1 стабилизируются регуляторами индукции 4, так что суммарная электромагнитная сила, действующая на инерционную массу 1, равнанулю. В каждой схеме управления нулевой сигнал не запускает частотно- импульсный модулятор 8, а формирователь строба постоянной длительности9 и логический блок 10 имеют на выходе напряжения, соответствующиелогическому нулю. В этом случае первый электронный ключ 1 подает нарегуляторы индукции 4 низкий уровеньнапряжения с источника переменногонапряжения 12. Со второго электронного ключа 5 на второй фильтр-усилитель подаются нулевые сигналы, следовательно, на второй вход блока сум. мирования 17 также поступит нулевойсигнал. Со счетчика импульсов 13снимаются, дешифрируются и индицируются индикатором 14 сигналы, соответ ствующие нулевому ускорению. При действии ускорения, например по оси инерционная массав переход. .ном режиме смещается вправо от среднего положения (фиг. 2). Зазор между левым электромагнитом 2 и инерционной массой 1 увеличивается, а между первым электромагнитом и инерционной массой уменьшается. С датчика переме. щения снимается сигнал, не равный нулю, который усиливается фильтром- усилителем 5 и преобразуется фазочув" ;ствительным демодулятором 6 в посто 1137397янное напряжение, например, положительной полярности и подается на первый вход блока суммирования 17. На второй вход этого блока в первый момент начала действия ускорения по.- дается нулевое .напряжение. Блок динамической коррекции 7 вводит производную от изменения величины напряжения с выхода блока суммирования 17 и тем самым формирует необходимые 10 динамические характеристики трехкомпонентного акселерометра. Частотно- импульсный модулятор 8 независимо от полярности напряжения на входе вырабатывает импульсы с частотой, 15 пропорциональной величине входного сигнала, а генератор строба постоянной длительности 9 формирует строб на каждый нли через определенное чис ло импульсов, поданных с частотно импульсного модулятора 8. Логический блок 10 определяет знак выходного напряжения с блока динамической кор" рекции 7 и подает в левые каналы первого и второго электронных ключей 25 11 и 15 напряжения, соответствующие логической единице В случае прихода на электронные ключи 11 и 15 стробагенератора строба постоянной длительности 9 одновременно с логичес кой единицей с.логического блока.10 левый канал первого электронного ключа 11 пропускает высокий уровень. напряжения с источника переменного напряжения 12 на левый регулятор индук З ции, который стабилизирует высокий заданный уровень индукции в зазоре между левым электромагнитом 2 и инерционной массой 1 и тем самым формирует импульс силы, а левый канал второ щ го электронного ключа 15 пропускает строб постоянной длительности на не-. инвертирующий вход второго фильтра- усилителя 16, который подает на вто" рой вход блока суммирования 17 напряжение, пропорциональное силе, сформированной левым электромагнитом 2. Суммарный сигнал с блока суммирования 17 увеличит частоту импульсов. на выходе частотно-импульсного моду лятора 8, увеличится частота стробов на входе формирователя 9 и частота импульсов силы, сформированных левым электромагнитом 2. Под действием дополнительной силы инерционная масса 1 переместится в среднее положение, в этом случае напряжение на первом входе блока суммирования 17 снизится до нуля, а на втором входе сохранится напряжение, пропорциональное силе, сформированной левым электромагнитом 2, равной инерционной силе, действующей на инерционную массу 1, Именно величиной этого напряжения на выходе блока суммирования 17 определится в установившемся режиме частота на выходе частотно-импульсного модулятора 8, которая с высокой точностью пропорциональна средней индукции в зазоре между левым электромагнитом 2 и инерционной массой 1, При постоянно действующем ускорении инерционная масса 1 находится в среднем положении и структура поля в зазорах между электромагнитами 2 и инерционной массой 1 не изменяется, что обеспечивает высокую точность преобразования измеренной и стабилизированной индук ции в электромагнитную силу. Таким образом частота на выходе частотно- импульсного модулятора 8 с высокой точностью пропорциональна средней электромагнитной силе, сформированной левым электромагнитом, а следовательно, и измеряемому ускорению,Счетчик импульсов 13 подсчитываетчисло импульсов, выработанных частот но-импульсным модулятором 8 за некоторый промежуток времени, а блок индикации 1 ч дешифрирует и индицируетэту информацию в единицах ускорения,причем знак ускорения определяетсядешифрируемым сигналом с логического;блока 10.Предложенный акселерометр характеризуется высокой точностью измерения ускорения за счет точного преобразования индукции в электромагнитнуюсилу, обусловленного инвариантностью подвеса инерционной массы к действующему ускорению, что устраняет изменение структуры поля в зазорах между инервиОнной массой и электромагнитами.ЮЩНОИ Заказ 10515/ЗЗ тараи 398 Поопиаиоа Филмал ППП ПатевР, г, Уагород, ул.Проектная,4