Акселерометр

(19) (И) 01 Р 15/08 С)ЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иЦ сора,.ьеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 479034", кл, О 01 Р 15/08, 1973,2. Авторское свидетельство СССР 9 415583, кл. О 01 Р 15/08, 1972,3. Авторское свидетельство СССР У 678427, кл. 8 01 Р 15/08. 1977. (54)(57) 1. АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий цилиндрический сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью, привод постоянной скорости, оптический излучатель и фотоприемник, установленные вблизи разных. торцов сосуда, и источник питания оптического излучения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения погрешности, с условленной ускоренным перемещением в направлении, ортогональном измерительной оси акселерометра, он дополнительно снабжен восемью коммутаторами, генератором, устройством управления, устройством регистрации и датчиком частоты вращения сосуда, причем оптический излучатель выполнен из четырех источников света, установленных под равными углами по отношению к измерительной оси акселерометра, выход источника питания оптического излучения соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, выходы каждого из которых соединены с соответствующим источником света, второй вход первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства управления, первый вход котррого соединен с выходом генератора, второй вход - с выходом датчика частоты вращения сосуда, при этом выход фотоприемника соединен с первыми входами пятого, шестого, седьмого и восьмого коммутаторов, выходы которых соединены со входом устройства регистрации, а второй вход пятого, шестого,седьмого и восьмого коммутаторов соединены соответственно с первым, втором, третьими четвер"тым выходами устройства управления2. Акселерометр по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что устройство управления содержит делитель частоты, формирователь, три преобразователя число импульсов - код и мультиплексор, при этом первый вход устройства управления соединен со входом делителя частоты и с первым входом второго преобразователя, второй вход устройства управления соединен через формирователь со вторыми входами преобразователей и с первым выходом устройства управления, выход делителя частоты соединен с первым входом первого преобразователя, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими входами первой группы мультиплексора, его выход соединен с первым входом третьего преобразователя и с третьим входом второго преобразователя, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими входами второй группы мультиплек а первый, второй и третий выходы трет го преобразователя соединены соответст венно со вторым, третьим и четвертым вы" ходами устройства управления.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля измерения низкочастотных линейныхускорений.Известны акселерометры, содержащие полый цилиндр с жидкостью, которая составлена из смеси двух компонентов различной вязкости, плотностии прозрачности, привод постояннойскорости и фотоэлектрический датчик 10положения жидкости 111 .Недостатком данных акселерометровявляется ограниченный срок службы,Известны акселерометры, в которыхчувствительным элементом служит жидкость, частично заполняющая полый ротор, приводимый в равномерное вра-,щение двигателем. Жидкость имеет зеркальную свободную поверхность, асъем информации осуществляется с помощью оптико-электронного датчика 2 .Недостатком такого акселерометраявляется наличие температурной погрешности, обусловленной зависимостьюобъема жидкости от температуры, 25Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является акселерометр,содержащий цилиндрический сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью, привод постоянной скорости, оптическийизлучатель и фотоприемник, установленные вблизи разных торцов сосуда,и источник питания оптического излучения 3,35Недостатком такого акселерометраявляется наличие погрешности, обусловленной ускоренным перемещением в направлении, ортогональном измерительной оси акселерометра.Цель изобретения - снижение погрешности, обусловленной ускореннымперемещением в направлении, ортогональном измерительной оси акселеро 45метра,Укаэанная цель достигается тем,что акселерометр, содержащий цилиндрический сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной 5 Оповерхностью, привод постоянной скорости, оптический излучатель и фотоприемник, установленные вблизи разных торцов сосуда, и источник питания оптического излучения, дополнительно снабжен восемью коммутаторами,генератором, устройством управления,устрайствоФ регистрации и датчиком частоты вращения сосуда, причем оптический излучатель выполнен из четырех источников света, установленных под равными углами по отношению к измерительной оси акселерометра, выход источника питания оптического излучения соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, выходы каждого из кото рых соединены с соответствующим источником света, второй вход первого, второго, третьего и четвертого комму.таторов соединены соответственно,спервым, вторым, третьим и четвертымвыходами устройства управления, первый вход которого соединен с выходом генератора, второй вход - с выходомдатчика частоты вращения сосуда, приэтом выход фотоприемника соединен спервыми входами пятого, шестого,седьмого и восьмого коммутаторов, выходы которых соединень 1 со входом устройства регистрации, а второй вход пятого, шестого, седьмого и восьмого коммутаторов соединены соответственно с первым, вторым, третьими четвертым выходами устройства управления.Устройство управления содержитделитель частоты, формирователь,три преобразователя число импульсов - код и мультиплексор, при этом первый вход устройства управления соединен со входом делителя частоть 1 и с первым входом второго преобразователя,второй вход устройства управлениясоединен через формирователь со вторыми входами преобразоьателей и с первым выходом устройства управления,выход делителя частоты соединен спервым входом первого преобраэователя, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими входами первой группы мультиплексора, его выход соединен с первым входом третьего преобразователя и с третьим входом второго преобразователя,соответствующие выходы которого соединены с соответствующими входами второй группы мультиплексора, а первый, второй и третий выходы третьего преобразователя соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым выходами устройства управления. Сущность изобретения состоит в снижении погрешности, обусловленной ускоренным перемещением акселерометра в направлении ортогональном его3 11268измерительной оси, обеспечиваемойпутем формирования в течение одногооборота сосуда, в котором помещенажидкость с зеркальной свободной поверхностью четырех оптических лучей,последовательно следующих во времениодин за другим и падающих на разныеучастки свободной поверхности жидкости, регистрации отраженных световых сигналов и их последующем суммировании в устройстве регистрации.На фиг.1 представлена схема акселерометра; на фиг.2 - функциональнаясхема устройства управления; нафиг.З - временные диаграммы, поясняющие принцип действия устройствауправления,Сосуд 1, частично заполненныйжидкостью 2, имеющей зеркальную свободную"поверхность, установлен в 20опорах 3, Сосуд приводится во вращение при помощи привода 4. Оптическийизлучатель 5 установлен в нижнейчасти сосуда и содержит четыре источника света 6, В верхней части сосуда 25расположен фотоприемник 7. Датчикчисла оборотов сосуда содержит зеркало 8, источник излучения 9 и приемник 10, Источник питания 11 оптического излучения подключен ко входампервого, второго, третьего и четвертого коммутаторов 12-15, а выход фотоприемника 7 - ко входам пятого,шестого, седьмого и восьмого коммутаторов 16-19 соответственно. Генератор 20 подключен к первому входу уст35ройства управления 21, ко второмувходу которого подключен выход приемника 10 датчика числа оборотов.Выходы устройства управления подклю 40чены к управляющим входам коммутаторов 12-19. Выходы коммутаторов 16-19подключены ко входу регистрирующегоустройства 22,К первому входу 23 устройства управления подключен делитель 24, пред.назначенный для деления частоты следования электрических импульсов начетыре, а к второму входу 25 - формирователь 26, обеспечивающий формиро- .50ванне импульса заданной амплитуды идлительности. Выходы элементов 24 и26 подключены ко входу преобразователя 27 последовательности электрических имп;фльсов в параллельный код. 55Преобразователь 27 обеспечивает хранение преобразованного кода междудвумя импульсами, поступающими на 79его вход, т,е. в течение одного пе риода вращения сосуда. Преобразователь 27 состоит из схемы управления28, двоичного счетчика 29 и регистра сдвига 30Выходы преобразователя 27подключены на первые входы мультиплексора 31, на вторые входы которогоподключены выходы преобразователя 32,Преобразователь 32 обеспечивает четырежды преобразованные последовательности электрических импульсов впараллельный двоичный код на интерва. ле между импульсами, поступающими наего второй вход и содержит схему управления 33 и двоичный счетчик 34,Первый вход преобразователя 32 подключен. ко входу 23 устройства управления, второй вход - к выходу формирователя 26, третий вход - к выходумультиплексора 31, Преобразователь 35,подключенный своим первым вкодом квыходу мультиплексора 31, а вторымк выходу формирователя 26, предназначен для формирования сигналов насоответствующих выходах в зависимости от числа импульсов на входе. Преобразователь 35 содержит двоичныйсчетчик Зб и дешифратор 37. Преобразователь 35 своими выходами 38-41подключен ко входам управления коммутаторов 12-15 и 16-19 соответственно,Акселерометр работает следуюшимобразом,Сосуд 1, заполненный жидкостью 2, приводится во вращение в опорах 3 при помощи привода 4.Наличие ускорения вдоль оси вращения, являющейся измерительной осью акселерометра, приводит к тому, что свободная поверхность жидкости 2 принимает форму усеченного параболоида вращения. Световой сигнал от оптического излучателя 5 направлен под углом ( , падает на свободную поверхность жидкости на уровне 812 1,Н - высота сосуда), отражается и поступает на фотопрнемник 7. При этом, так как на первый вход устройства управления 21 поступает сигнал от генератора 20, а на его второй вход за каждый оборот сосуда 1 - импульс с датчика частоты вращения сосуда с выхода приемника 10 ), то в течение первой четверти периода вращения сосуда 1 с первого выхода устройства управления 21 на вторые входы коммутаторов 12-16 поступают сигналы11268управления, Вследствие этого источник питания 1.1 подключается к пер" .вому источнику света 6, а фотоприемник 7 - к первому входу устройства регистрации 22. Излучатель 5 содер жит четыре источника света, равномерно расположенных по окружности и наклоненных к плоскости торца цилиндра сосуда 1 под углом.В течение второй четверти периода О вращения сосуда 1 по сигналу со вто- рого выхода устройства управления 2 подается питание только на второй источник света оптического излучателя 5 (через коммутатор 13), а фото приемник 7 подключается через коммутатор 1 7 на второй вход устройства регистрации 22.В течение третьей и четвертой чет вертей периода вращения работают со ответственно третий и четвертый источники света, коммутируемые соответственно по сигналам с третьего и четвертого выходов устройства управления 21 коммутаторами 14 и 15, а фо 25 топриемник 7 подключается соответст-.венно к третьему и четвертому входам устройства регистрации 22 с помощью коммутаторов 18 и 19,Устройство регистрации суммирует ЗО сигналы, поступающие на его входы.Устройство управления работает следующим образом.Каждый импульс с приемника 10 поступает на вход 25 устройств управления. Импульсы от генератора 20 поступают на вход 23, после деления частоты их следования в делителе 24 на четыре они поступают на вход пре. образователя 27 и далее в виде па раллельного кода - на первые входы мультиплексора 31. С поступлением импульса от вхрда 25 и формирования заданных его параметров формировате" лем 26 осуществляется обнуление выход ных сигналов преобразователей 32 и79 ьф35 и подготовка преобразователя 27 ,(обнуляются показания счетчика 29 при сохранении информации на выходе регистра 30). Одновременно на выходе 38 появляется сигнал, Затем преобразователь 32 производит преобразование последовательности импульсов, поступающих на его первый вход, в параллельный двоичный код который поступает на вторые входы мультиплексора 31. При этом емкость счетчика 34 этого преобразователя выбрана такой, что она равна четвертой части числа импульсов, заполняющих интервал между двумя импульсами на входе 25, Вследствие этого через Т/4, где Т " интервал между двумя импульсами на входе 25, с выхода мультиплексора 31 снимается сигнал, по которому состоя ние преобразователя 32 обнуляется, а на первом выходе преобразователя 35, т.е. на выходе 39 появляется импульс. Преобразователь 32 начинает преобразование аналогично рассмотренному и через Т/2 от момента появления импульса на выходе формирователя 26 на выходе мультиплексора 31 снова появляется сигнал. Далее работа устройства управления повторяется, в результате чего последовательно Формируются сигналы на выходах 40 и 41.С поступление второго импульса от входа 25 происходит обнуление выходов преобразователей 32 и 35, а в преобразователе 27 - обновление информации, т.е. состояние счетчика 29 переносится. в регистр 30 и затем этот код поступает на первые входы мультиплексора 31, где хранится в течение времени Т. Затем цикл работы повторяется.Таким образом, изобретение позво" ляет снизить погрешности, обусловленные ускоренным перемещением акселерометра в направлении, ортогональ ном его измерительной оси. В