Способ повышения виброустойчивости акселерометра

Способ повышения виброустойчивости акселерометра

Реферат

 

Изобретение относится к приборам для измерения ускорения (акселерометрам). Сущность: повышение виброустойчивости акселерометра, например, с чувствительным элементом типа физического маятника с электрической пружиной, осуществляется путем изменения его частотной характеристики. При этом изменение частотной характеристики акселерометра осуществляют по сигналу, пропорциональному разности динамической и вибрационной ошибок. Технический результат: повышение точности измерения в условиях вибрационных воздействий. 1 ил.

Изобретение относится к приборам для измерения ускорения (акселерометрам).

Акселерометры, основанные на компенсации механического момента неуравновешенной массы моментом, создаваемым током обратной связи при взаимодействии с магнитным полем, нашли широкое применение в системах управления. Одной из основных погрешностей таких акселерометров является погрешность из-за воздействия вибраций.

Предлагаемое изобретение позволяет увеличить точность работы акселерометра в условиях вибрационного воздействия, благодаря изменению частотной характеристики акселерометра в зависимости от уровня помехи.

Предлагаемый способ состоит из следующих операций:

1. Измерение ускорения;

2. Усиление выходного сигнала чувствительного элемента;

3. Образование обратной связи акселерометра;

4. Фильтрация высокочастотных составляющих сигнала;

5. Фильтрация низкочастотных составляющих сигнала;

6. Получение сигнала, пропорционального величине динамической ошибки;

7. Получение сигнала, пропорционального величине вибрационной ошибки;

8. Сравнение сигналов, пропорциональных величинам динамической и вибрационных ошибок;

9. Изменение масштабного коэффициента динамической ошибки;

10. Изменение динамических свойств системы по оптимальному соотношению между динамической и вибрационной ошибками.

Блок-схема устройства, реализующего эти операции, представлена на фиг.1.

Здесь обозначено:

1. Чувствительный элемент акселерометра;

2. Усилитель;

8. Корректирующий контур;

4. Фильтр, пропускающий только высокие частоты;

5. Выпрямитель;

6. Сглаживающий фильтр;

7. Устройство сравнения напряжения;

8. Фильтр, пропускающий низкие частоты;

9. Масштабное устройство коэффициента динамической ошибки;

10. Реверсивный двигатель.

В качестве чувствительного элемента акселерометра 1 используется физический маятник с электрическое пружиной. Сигнал отклонения подвижной системы акселерометра поступает на усилитель 2 с корректирующим контуром 3.

Выход усилителя подключен к датчику моментов чувствительного элемента акселерометра 1, обеспечивая обратную связь. Ток обратной связи является выходом акселерометра.

Выходное напряжение с усилителя поступает на фильтр 4, пропускающий высокие частоты. На выходе последнего получается сигнал высокой частоты, возникающий в результате воздействия вибраций на акселерометр.

Этот сигнал выпрямляется устройством 5 и сглаживается устройством 6. На выходе этого устройства получается сигнал постоянного напряжения, пропорциональный уровню вибрационной помехи.

На выходе фильтра 8, подключенного к выходу акселерометра, выделяется сигнал постоянного напряжения, пропорциональный измеряемому ускорению без помех. Это напряжение в устройстве 9 умножается на коэффициент динамической ошибки. Как показано в Л (1, 2) интегральная динамическая ошибка акселерометра пропорциональна величине ускорения:

где W_дин - интегральная динамическая ошибка;

А - коэффициент динамической ошибки, определяющийся свойствами системы;

и - начальное и конечное значения измеряемого ускорения.

Таким образом, на выходе устройства 9 напряжение пропорционально динамической ошибке системы. Выходные напряжения устройств 6 и 9 поступают на устройство сравнения 7, выход которого управляет реверсивным двигателей 10, изменяющим корректирующий контур 2 и соответственно новым динамическим свойствам системы, коэффициент динамической ошибки в устройстве 9.

Причем при превышении напряжения, характеризующего уровень помех над динамической ошибкой, устройство сужает частотную характеристику системы, зарезая помеху, но при этом увеличивается динамическая ошибка. При отсутствии помехи на управление двигателем постоянно действует сигнал только динамической ошибки. При этом устройство максимально расширяет полосу пропускания системы, обеспечивая min динамической ошибки. Легко видеть, что предлагаемый акселерометр автоматически изменяет свои частотные свойства в зависимости от величины помехи. Соотношение динамической ошибки акселерометра и ошибки от вибрационной помехи в этом случае оптимально.

Акселерометр может найти применение в системах управления, где уровень вибрационных помех особенно высок.

Формула изобретения

Способ повышения виброустойчивости акселерометра, например, с чувствительным элементом типа физического маятника с электрической пружиной, путем изменения его частотной характеристики, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях вибрационных воздействий, осуществляют изменение частотной характеристики акселерометра по сигналу, пропорциональному разности динамической и вибрационной ошибок.

РИСУНКИ