Устройство для измерения ускорения

Ч5 О 8740 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социапистииеских Респубпик(1) Ч. Кл. 6 01 Р 15/08 Гааудвратвеннвй камнтетСаввта Мнннстрав СССРпа делам нзсбретеннйн аткрытнйДата опубликования описания 20,01.77(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ1Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено при измерении ускорений, например ускорения падающего тела (ускорения силы тяжести) с большой точностью.Известные устройства для измерения ускорения, содержащие отражатель на теле, источник, разветвитель и присмник излучения, формирователь импульсов ц частотомер, не обладают достаточно высокой точностью из-за ограничений в точности требуемых линий задержки или измерителей расстояния.Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено блоком выделения импульсов с относительными номерами, равными квадратам целых чисел, включенным между формирователем импульсов и частотомером.Блок выделения импульсов выполнен в виде параллельно включенных счетчиков, каждый из которых замкнут обратной связью через триггер и вентиль.Выходы счетчиков подключены к схеме ИЛИ, а их относительные емкости пропорциональны квадратам целых чисел.Это позволяет увеличить точность измерения.На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2, а б и в приведены временные диаграммы напряжений в характерных точках (а - напряжение на выходе фотоприемника; б - напряжение ца выхоле формирователя импульсов: е - напряжение на выходе блока выделения импульсов; цифры в5 скобках обозначают номер импульса); нафиг, 3 - дана общая схема устройства; нафиг. 4 - схема одного из,возможных вариантов блока выделения импульсов.Устройство содержит источник 1 когерецтО ного излучения, разветвитель 2, приемник 3,формирователь 4 импульсов, блок 5 выделения импульсов. предназначенный лля выле;ецця импульсов, псрялковые номера которых равны квадратам целых ч.сел, умцожен 5 цым ца помер первого выделенного импульса,считая с момента возцикцовеция оиеций, ичастотомер 6. Измеряют линейное ускорениедвижущегося объекта 7,В усгзойствс показан;ом ца фиг. 3, в20 качестве источника когерецтного излученияиспользован лазер вместе с диафрагмой, а вкачестве разветвителя 2 полупрозрачнаяпризма. Функци.о движущегося объекта выполняет палающее тело 7 с отражающей поР 5 верхностью. Приемник 3 состоит цз интерфе.ренционного фильтра 8 и фотоприемника 9.Блок вылелеция импульсов с определенными померами содержит ряд разрядов, каждый из которых имеет последовательно связо занные вентиль 10 и счетчик 11, причем вы3ход каждого счетчика 11 связан с общей для всех разрядов схемой ИЛИ 12 и внутриразрядным триггером 13, подключенным к управляющему входу вентиля 10 этого же разряда, Вторые входы всех вентилей 10 подключены к входу (входной клемме) блока 5, а его выход (оконечная клемма) связан со схемой ИЛИ 12. Емкость каждого счетчика 11 пропорциональна квадрату номера разряда, в состав которого он включен.В процессе измерения линейного ускорения движущегося обьекта 7 от источника 1 когерентного излучения через разветвитель 2 исходит зондирующий луч на объект 7 и одновременно на приемник 3. На этот же приемник попадает луч, отраженный от объекта 7. В приемнике 3 частоты зондирующего и отраженного колебаний смешиваются, создавая на его выходе напряжение биений.Фармирователь 4 из напряжения биений в моменты перехода мгновенного напряжения через нулевой уровень формирует импульсы."1 астота биений, а следовательно и частота следования сформированных импульсов в соответствии с законом Допп:гера при линейном ускорении движущегося объектамонотонно возрастает2; 2 2Мгде гг, - мгновенная скорость объекта 7;д - ускорение этого объекта;- время от момента начала ускорсния (при условии, что начальная скорость объекта принята равной нулю в данной системе отсчета);7, - длина волны излучения иточпиника 1.Преобразователь 4 образует импульсы в моменты перехода мгновенным напряжением нулевого уровня в одном направлении, интервал между начальным и т моментами формирования импульса (1) определяется из условия набега фазы р за это время на величину, ирагнуго 2 гг4 лгр = 2 лг -- - ф, = 2 лт,где т - порядковый номер момента прохождения напряжения биений через нулевой уровень, считая с момента возникновения биений.Следовательно, на выходе формирователя 4 интервалы между соседними импульсами при положительном ускорении о убывают по следующему закону:т, =. , - : 1/ . (г ,, 0,2 дОбразованная на,выходе формирователя 4 импульсная последовательность с монотонно изменяющимися интервалами падается на блок 5, где из нее выделяются импульсы, порядковые номера которых соответствуготквадратам целых чисел, считая с первоговыделенного импульса.В этом случае интервал между соседними и и и - 1 выделенными импульсами ра вен чго при гг=гггоР,10 1 т (1 1),где ( -- число пату 1 эгг:гыгоО ряда,к значению ггриводпт Т=- )/ - то (I Р - I (7 - 1=15 2 Я 7- то. 2 аТаким образом, с помощью блока 5 из последовательности с изменяющимися интервалами между импульсами выделяется последовательность с постоянным интервалом, длительность которого зависит (кроме ускорения тела 7) лишь от заведомо известных факторов - длины волны излучения источника 1и номера первого импульса, выделенного блоком 5, считая с момента возникновения биений,Далее измеряют частотомером б частотуследования импульсов, выделенных блоком 5,и по этой частоте информацию о линейномускорении объекта вычисляют по формуле:Хггго Ьп,о35(фиг. 2 иллгострируст этот процесс).Блок 5 выделения импульсов работаетследующим образом.Импульсы поступак)т па вход блока 5,40 где осуществляется выделение импульсов сзаданным номером. В частности, при вклю.чении этого блока так, как показано нафиг. 4, импульсы с формирователя 4 черезпредварительно открытые вентили 10 всех45 разрядов поступают на соответствующие счетчики 11, Емкости счетчиков пропорциональны квадратам целых чисел (номеров разрядов), умноженным на номер (т,) первогоимпульса, выделяемого данной цепью раз 50 рядов блока, например, единицы, После поступления т, импульсов с формирователя 4счетчик 11 первого разряда выдает импульсна триггер 13 этого же разряда, закрываятем самым соответствующий вентиль. Одно.55 временно этот импульс через схему ИЛИ12 проходит на частотаизмерительный прибор 6.После поступления 2 тг импульсов паблок 5, счетчик второго разряда выдает пм 60 пульс на схему ИЛИ 12 и на свой триггер 13. Аналогичным образом работает икаждый последуощий разряд.По завершении эксперимента вентили 1 О.триггеры 13 и счетчики 11 всех разрядов ус 65 танавл 4 вают 0 р исходное положение. 3 результате на вход частотоизмерительного прибора 6 поступает последовательность равноотстоящих импульсов, число которых равно числу разрядов и зависит от условий эксперимента, а частота следованияопределяет значение линейного ускоре ня.Формула изобретения1, Устройство для измерения ускорения, содержащее отражатель на объекте измерения, источник излучения, разветвитель излучения, приемник, формирователь импульсов и частотомер, отличаощееся тем, что, с целью 508740бувеличения точности, оно снабжено блоком выделения, импульсов с относительныии номерами, равными квадратам целых чисел, включенным между формирователем импуль 5 сов и частотомером. 2. Устройство по п, 1, отлачщощееся тем,что блок выделения импульсов выполнен в виде параллельно, включенных счетчиков, 1 О каждый из которых замкнут обратной связьючерез триггер и вентиль, выходы счетчиков подключены к схеме ИЛИ, а их относительные емкости пропорциональны квадратам целых чисел.Редактор Т. Рыбалова Корректор Л. Котова МОТ, Загорский филиал Заказ 5193 Изд.1246 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб д. 4/5