Способ компенсации температурной погрешности компенсационного акселерометра

Способ компенсации температурной погрешности компенсационного акселерометра

Реферат

 

Использование: приборостроение, регулировка и проверка компенсационных акселерометров. Сущность изобретения: блоки акселерометра соединяют между собой установленной полярностью входных и выходных клемм блоков. Измеряют значение аддитивного выходного сигнала акселерометра при первом варианте соединения и двух значениях температуры окружающей среды. Меняют при втором варианте полярности соединения этих блоков между собой и повторяют измерения при тех же двух значениях температур окружающей среды. По результатам всех измерений определяют значения и знаки температурных коэффициентов аддитивной погрешности, обусловленной изменением характеристик следящей системы и упругого подвеса После этого окончательно соединяют блоки акселерометра между собой по первому варианту включения, если знаки коэффициентов и одинаковы, и по второму варианту включения, если знаки этих коэффициентов противоположны. 3 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в компенсационных акселерометрах, имеющих чувствительный элемент с упругим подвесом, дифференциальный датчик положения, датчик момента и встроенный усилитель. Известен способ компенсации температурной погрешности акселерометра, заключающийся в том, что в собранном акселерометре определяют температурные погрешности отдельных блоков акселерометра, затем с помощью вспомогательных элементов изменяют температурные характеристики акселерометра в сторону уменьшения температурных погрешностей. Этот способ принят за прототип и описан в литературе. Недостатком его является то, что он не устраняет температурных изменений аддитивной погрешности акселерометра. Целью изобретения является уменьшение аддитивной погрешности акселерометра. Цель достигается способом компенсации температурной погрешности компенсационного акселерометра, заключающимся в том, что в собранном акселерометре определяют температурные погрешности отдельных блоков акселерометра, затем с помощью вспомогательных элементов изменяют температурные характеристики акселерометра в сторону уменьшения температурных погрешностей, при котором предварительно соединяют блоки акселерометра между собой установленной полярностью входных и выходных клемм блоков, измеряют значение аддитивного выходного сигнала акелерометра при этом первом варианте соединения и двух значениях температуры окружающей среды, меняют при втором варианте полярности соединения блоков между собой и повторяют измерения при тех же двух значениях температур окружающей среды, по результатам всех измерений определяют значения и знаки температурных коэффициентов аддитивной погрешности, обусловленной изменением характеристики следящей системы k_си упругого подвеса k_y, после чего окончательно соединяют блоки акселерометра между собой по первому варианту включения, если знаки коэффициентов k_с и k_y одинаковы, и по второму варианту включения, если знаки этих коэффициентов противоположны. В соответствии с предлагаемым способом блоки акселерометра соединяются между собой в таком варианте полярностей входных и выходных клемм блоков, при котором составляющие температурной аддитивной погрешности, обусловленные изменением характеристик следящей системы и упругого подвеса, имеют разные знаки и компенсируют друг друга. При этом происходит уменьшение температурного изменения аддитивной погрешности акселерометра до 5-10 раз. Отличительные признаки заявленного акселерометра заключаются в том, то предварительно соединяют блоки акселерометра между собой установленной полярностью входных и выходных клемм блоков, измеряют значение аддитивного выходного сигнала акселерометра при этом первом варианте соединения и двух значениях температуры окружающей среды, меняют при втором варианте полярности соединения блоков между собой и повторяют измерения при тех же двух значениях температуры окружающей среды, по результатам всех измерений определяют значения и знаки температурных коэффициентов аддитивной погрешности, обусловленной изменением характеристик следящей системы k_с и упругого подвеса k_y, после чего окончательно соединяют блоки акселерометра между собой по первому варианту включения, если знаки коэффициентов k_c и k_y одинаковы, и по второму варианту включения, если знаки этих коэффициентов противоположны. На фиг. 1 приведена блок-схема акселерометра, поясняющая осуществление заявленного способа; на фиг.2 схема соединения; на фиг.3 показаны угловые положения чувствительного элемента относительно вектора ускорения свободного падения g, при которых выходной сигнал акселерометра определяется воздействием соответствующих элементов акселерометра. Акселерометр имеет чувствительный элемент 1 с упругим подвесом, дифференциальный датчик положения 2, усилитель 3 следящей системы, датчик момента 4, измерительное устройство 5 (см. фиг.1). Чувствительный элемент 1 с упругим подвесом, датчик положения 2, усилитель следящей системы 3, датчик момента 4 конструктивно выполнены в одном устройстве датчике акселерометра. В датчике акселерометра чувствительный элемент 1 под действием инерционной силы, вызванной ускорением, отклоняется от положения равновесия. Это отклонение датчиком положения 2 преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем 3 и поступает в датчик момента 4, где электрический сигнал преобразуется в компенсационную силу, уравновешивающую инерционную силу. Измерительное устройство 5 измеряет сигнал акселерометра, определяя величину и направление ускорения. На фиг. 2 показана схема электрических соединений блоков акселерометра, где точками и звездочками показана полярность их включения. Напряжение возбуждения U_в датчика положения 2, выход датчика положения 2, начало и конец компенсационной катушки датчика момента 4 включены относительно входной и выходной цепей усилителя 3 в такой полярности, чтобы обеспечить получение отрицательной обратной связи в следующей системе акселерометра. Способ осуществляют следующим образом. Предварительно соединяют датчик положения 2, датчик момента 4 с усилителем 3, измерительное устройство 5 с датчиком момента 4 и усилителем 3 с начально установленной полярностью их сигналов в соответствии с фиг.2. При этом при одном значении температуры окружающей среды измеряют аддитивный выходной сигнал U_о, значение которого определяется выражением U_o K_g [ _c-C_o(_y-_c)] (1) где K_g крутизна выходной характеристики акселерометра; _c ошибка углового согласования следящей системы; _y угловое положение чувствительного элемента, при котором сила, вызванная проекцией ускорения свободного падения на реальную измерительную ось, уравновешивает силу, создаваемую упругим подвесом чувствительного элемента; С_о относительная жесткость упругого подвеса. Затем при другом значении температуры окружающей среды измеряют новое значение U_оt аддитивного нулевого сигнала акселерометра, имеющего вид U_ot K_g [ _c+_ct-C_o(_y+ +_yt-_c-_ct)] (2) где _ct изменение углового положения чувствительного элемента, вызванное изменениями характеристик элементов следящей системы с температурой; _yt изменение углового положения чувствительного элемента, вызванное температурным изменением силы, создаваемой упругим подвесом. Вычитая из выражения (2) выражение (1), получают выражение для температурного изменения U_ot аддитивной погрешности акселерометра U_ot K_g [ _ct-C_o(_yt-_ct) (3) Затем изменяют на противоположную полярность включения блоков акселерометра. Измеряют аддитивный выходной сигнал акселерометра при двух указанных температурах окружающей среды, определяют температурное изменение аддитивного сигнала U_оt' акселерометра при втором варианте включения блоков акселерометра, имеющее выражение U_ot' K_g [-_ot-C_o(_yt+_ct)] (4) Температурные составляющие аддитивной погрешности _ct и _ytмогут быть выражены следующим образом: _ct= k_c t (5) _yt k_y t, (6) где t разность между двумя значениями температуры, при которых производились измерения; k_c температурный коэффициент аддитивной погрешности, вызванной изменением характеристик следящей системы; k_y температурный коэффициент аддитивной погрешности, вызванной изменением характеристик упругого подвеса. Подставив в выражения (3) и (4) выражения (5) и (6), получим U_ot K_g t [k_c (1 + C_o) k_y C_o] (7) U_ot' K_g t [-k_c (1 + C_o) k_y C_o] (8) По результатам всех измерений значений аддитивной погрешности акселерометра при двух значениях температуры окружающей среды определяют на основании выражений (7) и (8) значения и знаки температурных коэффициентов аддитивной погрешности, обусловленной изменением характеристик следящей системы k_c и упругого подвеса k_y k_c= (9) k_y= (10) После этого окончательно подсоединяют датчик положения, датчик момента к усилителю, измерительное устройство к датчику момента и усилителю по первому варианту включения блоков акселерометра, если знаки коэффициентов k_c и k_y одинаковы, и по второму варианту включения, если знаки этих коэффициентов противоположны.

Формула изобретения

СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ КОМПЕНСАЦИОННОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА, заключающийся в том, что в собранном акселерометре определяют температурные погрешности отдельных блоков акселерометра, затем с помощью вспомогательных элементов изменяют температурные характеристики акселерометра в сторону уменьшения температурных погрешностей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения аддитивной погрешности акселерометра, предварительно соединяют блоки акселерометра между собой установленной полярностью входных и выходных клемм блоков, измеряют значение аддитивного выходного сигнала акселерометра при этом первом варианте соединения и двух значениях температуры окружающей среды, меняют при втором варианте полярности соединения блоков между собой и повторяют измерения при тех же двух значениях температур окружающей среды, по результатам всех измерений определяют значения и знаки температурных коэффициентов аддитивной погрешности, обусловленной изменением характеристик следящей системы K_с и упругого подвеса K_у, после чего окончательно соединяют блоки акселерометра между собой по первому варианту включения, если знаки коэффициентов K_с и K_у одинаковы, и по второму варианту включения, если знаки этих коэффициентов противоположны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000