Устройство для измерения ускорений

Устройство для измерения ускорений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов. Целью изобретения является повышение точности измерения ускорений. Цель достигается тем, что в устройство для измерения ускорений, выполненное в виде трубки с гермообъемом 1, заполненным демпфирующей жидкостью 2, имеющее два проводящих инерционных тела 3 и 4, дискретные датчики положений инерционных тел относительно корпуса, вычислитель, введены постоянный магнит 5, размещенный в центре гермообъема, катушка размагничивания 6, четыре пары контактов 10, 11, 12 и 13 регистрации крайних положений инерционных тел, генератор эталонной частоты, схемы 2 ИЛИ-НЕ, счетные схемы, источник питания и выключатель. Счетная схема состоит из счетного триггера, трех схем 2 И, трех счетчиков, двух регистров сдвига и двух регистров памяти. Изобретение позволяет производить калибровку акселерометра непосредственно перед началом измерения в реальных температурных условиях работы устройства, а также учитывает наличие переходного процесса в движении инерционного тела при меняющихся по величине ускорениях. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l% (И) (д1) 4 G Ol P 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

t. (21) 4268437/24-) 0 (22) 17.04.87 (46) 15.09,89. Бюп. 1(34 (72) В,Н,Умников, И.А.Бугаков и С.P.Ðåìíåâ (53) 531 . 768 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(1160316, кл. G 01 P 15/08, 1983.

Патент США У 3498137, кл, G 01 Р )5/08, 1970.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов. Целью изобретения является повышение точности измерения ускорений. Цель достигается тем, что в устройство для измерения ускорений, выполненное в виде трубки

3 1508172 4 с гермообъемом 1, заполненным демпфирующей жидкостью 2, имеющее два проводящих инерционных тела 3 и 4, дискретные датчики положений инерционных тел относительно корпуса, вычислитель, введены постоянный магнит 5, размещенный в центре гермообъема, катушка размагничивания 6, четыре пары контактов IQ, 11, 12 и 13 регистрации 10 крайних положений инерционных тел, генератор эталонной частоты, схемы 2

ИЛИ-НЕ, счетные схемы, источник питаИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-. 20 зовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов.

Цель изобретения - повышение точности измерения ускорений.

На фиг. 1 представлено устройство для измерения ускорений; на фиг. 2 его функциональная схема; на фиг. 3 электрическая функциональная схема счетной схемы.

Устройство содержит корпус 1 с 30

rермообъемом, заполненным демпфирующей жидкостью 2. В гермообъеме расположены два проводящих сферических инерционных тела 3 и 4, причем инерционное тело 3 имеет плотность меньше,35 а инерционное тело 4 — больше плотности демпфирующей жидкости. В центральной части гермообъема на равном расстоянии от его торцов установлен постоянный магнит 5, поверх которого 40 расположена катушка б размагничивания, На внешней стороне корпуса над свободным от постоянного магнита гермообъемом расположены два датчика положения инерционных тел относитель- 45 но корпуса. Датчики имеют общую катушку 7 возбуждения и сигнальные катушки в верхней 8 и нижней 9 половинах гермообъема. Для каждого инерциoHHoFo тела имеются контакты регист- 50 рации крайних положений. Конечные положения регистрируются контактами

10 и 11, а начальные положения — контактами 12 и 13 соответственно.

Два одинаковых канала измеРения содержат соответственно первый 14 и второй 15 усилители, первый 16 и второй 17 детекторы, первый 18 и второй 19 компараторы, первую 20 и ния и выключатель. Счетная схема состоит из счетного триггера, трех схем

2 И, трех счетчиков, двух регистров сдвига и двух регистров памяти. Устройство позволяет производить калибровку акселЕрометра непосредственно перед началом измерения в реальных температурных условиях работы устройства, а также учитывает наличие переходного процесса в движении инерционного тела при меняющихся по величине ускорениях. 3 ил. вторую 21 схемы 2 ИЛИ-HE. Устройство имеет также источник 22 питания, генератор 23 эталонной частоты, выключатель 24, вычислитель 25 и две счетные схемы 26 и 27 для соответствующих каналов измерения. Каждая счетная схема состоит из счетного триггера 28, трех схем 2И 29, 30 и 31, трех счетчиков 32, 33 н 34, двух регистров 35 и 36 сдвига и двух регистров 37 и 38 памяти.

Инерционные тела 3 и 4 свободно размещаются соответственно в верхней и нижней частях гермообъема 2. Постоянный магнит 5 выполнен в виде цилиндра и размещен на равных расстояниях от верхней и нижней частей гермообъема, в этом же месте на корпус

1- намотана катушка 6 размагничивания.

Катушка 7 возбуждения датчика положения соединена с первым выходом источника 22 питания, а сигнальные катушки 8 и 9 соответственно через усилители 14 и 15, детекторы 16 и 17, компараторы 18 и 19 — с первыми входами счетных схем 26 и 27, третьи входы которых подключены к выходу генератора 23 эталонной частоты, а вторые входы — к выходам первой 20 и второй 21 схем 2ИЛИ-HE соответственно. Первые и вторые входы схем

2ИЛИ-НЕ через контакты регистрации крайних начальных и конечных положений инерционных тел 10 и 12,. 13 и 11 соответственно подключены к второму выходу источника 22 питания. Катушка б размагничивания через выключатель 24 соединена с вторым выходом источника питания, первый и второй

5 5081 выходы счетных схем 26 и 27 — с информационными входами вычислителя 25.

В каждой из счетных схем 26 и 27 первый вход соединен с первыми входами первой и второй вхем 2И 29 н 30, вторые входы этих схем подключены соответственно к инверсному и прямому выходам счетного триггера 28, Выходы схем 2И 29 и 30 соединены со счетными входами первого и второго счетчиков 32 и 33, выходы которых соединены с информационными входами соответственно первого 37 и второго 38 регистров памяти, а их выходы — соответственно с первым н вторым выходами счетных схем. Входы синхронизации первого и второго регистров 37 и 38 памяти подкл;очены к первым выходам регистров 35 и 36 сдвига., вторые вы- 20 ходы которых соединены с входами обнуления соответственно счетчиков 32 и 33. Тактовые входы регистров 35 и 36 сдвига подключены к выходу третьей схемы 2И 31, а информационные — 25 соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера 28„ счетный вход которого подключен K выходу переноса третьего счетчика 34, Счетный вход счетчика 34 соединен с выходом третьей схемы 2И 31, первый вход которой соединен с вторым, а второй — с третьим входами счетной схемы. устройство для измерения ускорений работает следующим образом, В исходном положении инерционные тела 3 и 4 удерживаются постоянным .магнитом 5. На катушку 7 возбуждения датчиков положения ичерционнь!х тел подается переменное напряжение с первого выхода источника 22 питания, В сигнальных катушках 8 и 9 датчика положения верхней и нижней половин гермообъема наводится переменная ЭДС.

Этот сигнал усиливается усилителями 14 и 15, выпрямляется детекторами 16 и 17 и подается на входы компараторов

18 и 19, Величине выпрямпенного напряжения с катушек 8 и 9 в начальном положении соответствует нулевой сигнаг на выходе компараторов, Этот сигнал через первые входы счетных схем

26 и 27 поступает на первые входы первой и второй схем 2И 29 и 30 в каж- дой счетной схеме. В исходном положении инерционные тела заьыкают контакты 12 и 13 регистрации крайнего положения и напряжение источника 22 пита72 6 ния через схемы 2ИЛИ-НЕ 20 и 21 и схему 2И 3! препятствует прохождению сигнала генератора 23 эталонной ;астоты на счетный вход третьего счетчика 34, Все три счетчика 32, 33 и 34 в каждой счетной схеме 26 и 27 находятся в сброшенном состоянии.

Для калибровки устройства перед началом измерения замыкается выключатель 24 и подключаемый к катушке 6 размагничивания второй выход источника 22 питания размагничивает постоянный магнит 5, Инерционные тела 3 и 4 освобождаются от связей и под действием ускорения свободного падения начинают двигаться к противоположным концам гермообъема 2, при этом размыкаются контакты 12 и 13 в результате чего единичный сигнал со схем 2ИЛИ-НЕ

20 и 21 в каждой счетной схеме 26 и

27 обеспечивает прохождение импульсов с генератора 23 эталонной частоты на счетчик 34. В моменты пересечения инерционными телами катушек 8 к 9, расположенных равномерно по длине корпуса, на выходах компараторов 18 и 19 появляется сигнал !, поступающий на первые входы счетных схем, При каждом запслнении счетчика 34 с его выхода переноса пос-.упает единичный импульс на вход счетного триггера 28, перебрасывая е1-о в противоположное состояние и тем самым коммутируя поступление импульсов с первого входа счетной схемы поочередчо на счетчики 32 или 33.

Число импульсов, набранное счетчиками 32 и 33 за время,, в течение которого счетчик 34 заполняется импульсами, соответствует расстоянию, пройденному инерционными телами 3 и 4 за это время. Информация со счетчиков 32 и 33 переписывается в регистры 37 и 38 памяти, Последовательность управляющих импульсов, необходимых для sa-.

nucu числа в регистры 37 и 38 памяти и сброса счетчиков 32 и 33 формируется сдвигающими регистрами,35 и 36.

По записанным в регистры памяти трем последовательным замерам числа импульсов N< N2 и N > за соседние промежутки времени ь вычислитель рассчитывает калибровочные коэффициенты

К 4 и К по выражениям:

N - И2

К = M — — — — —KN2 — N НЭ

1 4

1 2

К M - — -- ——

"N2 — N411З

1508 I 72

1, с т;и и где Ы вЂ” действующее при калибровке ускорение, например, ускорение силы тя1кести, 5 полученные значения коэффициентов

Е H К э аносятся В 11амять вычислите " ля и использу1отся при измерении ускорений, следующем нег1осредственно после калибровки. функционирование узлов и элементов устройства npl:. измерении ускорений, действующих на объект. „то же, что н при калибровке. Расчет действующего на устройство ускорения И осуществляется вычислителем с учетом хранимых в его памяти значений К, и К по измеренному коли -1еству им2. пульсов Н, и N, в двух последовательных з аме р ах по выражению

При измерении устройством изменя-ющихся во времени ускорений исключается динамическая ошибка, вызванная конечным оыстродействием измерителя-.

Испольэование полученных при калибровке непосредственно перед измерением ускорения значений коэффициентов К, и К исключает ошибки, ВызыВаемые температурными изменениями па-раметров устройства.

Формул а и эобрстения

1,, УстрОйство для измерения усто рений, содержащее;орпус в Виде трубки с гермообъемом, заполненным демпфирующей жидкостью, два проводящих инерционных тела, имеющих плотность соответственно больше и меньше плотности жидкости, диcxpe THbie датчики положения инерционных .тел относительно корпуса и вычислитель, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены постоянный магнит в форме цилиндра, размещенный В гермообъеме на равных расстояниях от торцов кор-пуса, катушка размагничивания, поме-щенная на наружной поверхности труб-. ки над постоянным магнитом, четыре пары контактов регистрации крайних положений инерционных тел, генератор эталонной частоты, две схемы 2ИЛИ-НЕ, две счетные схемь1, источник питания и выключатель, причем выходы первого и второго датчиков положения соединены со о твет ст Ве.-:- 10 C E! =.-. ными зходами перв. Й H Втор >1; счетных схем. первый и BTopoй выходы котор61х сoeДИНЕНЫ С ИнфОРМНЦИО -".Нь.ми ВХОДа;Си ЗЫ числителя, вторые входы счетных схем подключены соответственно к Выходам первой и второй схем 2ИЛБ-ЙЕ. а третьи входьl к Выходу Ген ер атор а эталонной Iac TOTbi, входы как;дo."- схемы 2 ИА11 --Н ."; л Од кл юч е н ы ч е О:- д В е па ры контактОВ регистрации крайних поло кеннй соответству;сщих инер1ионных тел к BTopoMv Вьгьоду Нс 0 1ника пита* ния, который через выключатель сое-динен также с катушкой разма1...-1ичиBBHHR;

2 ., Устрой с:тво по 11, ч а.ю ш е е с я тем, sTO клеклая счетная схема cocTOHT и =-. СчетнОГО триггера, трех .хем 2И1,, трех счетчиков, цвух регистров сдвига и двух реГhcTpoB памя i H: приз ".м riepBblA Вход счетной схемы соединен с. первыми Входами первой и Второй схем 2И Вторые зходы ксторых подк,:10чены COOT:еeтст

Венно к инзерснаму H прямом-. выходам счет Ioro триггера, а вь1ходы через перЗЩ I+ BТОРой ЧЕ f "НКИ ". "". 101 Манн энным входам пеового и Вт.оного 1-.егистров памяти соотзетствен -Io. Входы

cинхр0ни3ации pe1 IIcTpoB памяти сОери иены с первьп";и выходами г, ерзо о и торо ГО peг11стРОВ сдзиГа сООтзетствен

:0,, В1орые Входы которых подкл1очены к входам установки нуля второго и первого счетчиков соответственно, входы тактовых импульсов обоих регистров сдвига соединены с Выходом третьей схемы 2И, а информационные Входы — с прямым и инверсным выходами счетного триггера соответственно,, вход счетного триггера соединен с выходом переЕ1оса третьего счетчика, счетный вход которого подключен к Выходу третьей схемы 2И,, Bbixogbi перзогo рого регистров памяти являются COO Tâ зетственно первым и вторым Bblxopaim счетной схемы, первый вход третьей схемы 2И -- вторым входом, а второй вход — третьим входом счетной схемь1.

1508172

Составитель Г. Груздев

Техред К.Иоргентал Корректор М, Шароши

Редактор N.Êåëåìåø

Заказ 553б/48 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ffpH ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101