Устройство для измерения ускорения

Устройство для измерения ускорения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ч;— 5О8740

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социапистииеских

Респубпик

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19,03.73 (21) 1803457/18-10 с присоединением заявки j¹вЂ” (23) 1!риоритст —— (?пгб,ттткоттатто 30,03,76. Бюллстсттт ¹ 12 (il) Ч. К,т. 6 01Р 15/08 гасудвратвеннв|й камнтвт

Саввта Мнннстрав СССР па делам нзссретеннй и аткрмтнй (53) УДК 531,768 (О 8.8) Дата опубликования описания 20.01.77 (72) Авторы изобретения

Р, Е. Тайманов и В. В. Кочугуров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техник и и может быть применено при измерении ускорений, например ускорения падающего тела (ускорения силы тяжести) с большой точностью.

Из вестньте устройства для измерения ускорения, содержащие отражатель на теле, источник, разветвитель и приемник излучения, формирователь импульсов и частотомер, не обладают достаточно высокой точностью из-за ограничений в точности требуемых линий задержки или измерителей расстояния.

Предлагаемое усттройство отличается от известных тем, что оно снабжено блоком выделения импульсов с относительными номерами, равными квадратам целых чисел, включенным между формирователем импульсов и частотомером.

Бло к выделения импульсов выполнен в виде па1раллельно 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-с ема устройства; на фиг. 2, а б и в приведены временные диаграммы папряжеттий в характерных точках (а — напряжение на выходе фотоприемíика; o — напряжение па выходе формирователя импульсов: е — паттряжепие на вьтхoде блока выделения импульсов; цифры в скобках обозначают номе;) импульса); на фиг. 3 — дана общая схема устройства; на фиг. 4 — с <ет а одного из,возможных вариантов блока выделения импульсов.

Устройство содержит источник 1 когерент1о ного излучения, разветвитель 2, приемник 3, формирователь 4 импульсов, блок 5 выделения импульсов. предназначенный для выделения импульсов, псрядковые:томера которых рав.ты квадратам целых чисел, умно>кенть пым па помс > первого выделенного импульса. считая с момента возттикновения биений, Il частотомер 6. Измеряют линейное ускорение движущегося объекта 7.

В устройстве показанном íа фиг. 3, в

20 качестве источника когерентного излучения использован лазер вместе с диафрагмой, а в качестве разветвителя 2 полупрозрачная пр>изма. Функтти.о движущегося объекта выполняет падающее тело 7 с отражающей поа5 верхностью. П1>иемник 3 состоит из интерференционного фильтра 8 и фотоприемника 9.

Блок вы.теления импульсов с определенными номерами содер>к IT ряд разрядов, каждый из которых имеет последовательно свя30 занные ветттттль 10 и счетчик 11, тгричсм вы508740

3 ход каждого счетчика 11 связан с общей для всех разрядов схемой «ИЛИ» 12 и внут риразрядным 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 одповременно 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.

Формирователь 4 из напряжения биений в моменты перехода мгновенного напряжения через нулевой уровень формирует импульсы.

Частота биений, а следовательно и частота следования сформ ированных импульсов в соответствии с законом Допплера при линейном ускорении движущегося объекта 7 монотонно возрастает

2v 2 2 х М где v, — мгновенная скорость объекта 7;

g — ускорение этого объекта; — время от момента начала ускорсния (при условии, что начальная скорость объекта принята равной нулю в данной системе отсчета);

Х вЂ” длинна волны излучения источпиои.ка 1.

Преобразователь 4 образует импульсы в моменты перехода мгновенным напряжением нулевого уровня в одном направлении, интервал между начальным и m моментами формирования импульса (t„) определяется из условия набега фазы р за это время на величину, ирагную 2л

4л гр = 2 ft„= — — gt„, = 2лт, где /ll — порядковый номер момента прохожден ия напряжения биений через нулевой уровень, считая с момента возникновения биений.

Следовательно, на выходе формирователя 4 интервалы между соседними импульсами при положительном ускорении g убывают по следующему закону: т„,=. /„,— /„,, = 1/ . TI/», I/,„, II.

2g

Образованная на,выходе формирователя 4 импульсная последовательность с мо нотонно изменяющимися интервалами подается на блок 5, где из нее выделяются импульсы, порядковые номера которых соответствуют квадратам целых чисел, считая с первоговыделенного импульса.

В этом случае интервал между соседними и и и — I выделенными импульсами равен

Т„=- .б — () /I -- 1/ И вЂ” ), 1го при /I,=/11pl

10 а — 1=-nip(l — 1), где --- Число натурально! о ряда) к значению приводит л — /110.

-2а

Таким 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 1 и номера первого импульса, выделенного блоком 5, считая с момента возникновения биений.

Далее измеряют частотомером б частоту следования импульсов, выделенных блоком 5, и по этой частоте информацию о линейном ускорении объекта вычисляют по формуле:

Х/110 Х/лО

o = —: — l2

27 2

35 (фиг. 2 илл1острируст этот процесс).

Блок 5 выделения импульсов работает следующим образом.

Импульсы поступак>т па вход блока 5, 40 где осуществляется выделение импульсов с заданным номером. В частности, при включении этого блока так, как показано на фиг. 4, импульсы с формирователя 4 через предварительно отк рытые вентили 10 всех

45 разрядов поступают на соответствующие счетчики 11. Емкости счетчиков пропорциональны квадратам целых чисел (номеров разрядов), умноженным на номер (т,) первого импульса, выделяемого данной цепью раз50 рядов блока, например, единицы. После поступления т, импульсов с формирователя 4 счетчик 11 первого разряда выдает импульс на триггер 13 этого же разряда, закрывая тем самым соответствующий вентиль. Одно55 временно этот импульс через схему «ИЛИ»

12 проходит на частотоизмерительный прибор 6.

После поступления 2 mp импульсов па блок 5, счетчик второго разряда выдает пм60 пульс на схему «ИЛИ» 12 и на свой триггер 13. Аналогичным образом работает и каждый последующий разряд.

По завершении эксперимента вентили 10. триггеры 13 и счетчики 11 всех разрядов ус65 танавл14ваютдц в исходное положение. Д результате на вход частотоизмерительного прибора 6 поступает последовательность равноотстоящих импульсов, число которых равно числу разрядов и зависит от условий эксперимента, а частота следования определяет значение линейного ускорения.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения ускорения, содержащее отражатель на объекте измерения, источник излучения, разветвитель излучения, приемник, формирователь импульсов и частотомер, отлича ощееся тем, что, с целью

508740 б увеличения точности, оно снабжено блоком выделения .импульсов с относительныии номерами, равными квадратам целых чисел, включенным между формирователем импуль5 сов и частот,омером.

2. Устройство по п, 1, отлачи ощееся тем, что блок выделения импульсов выполнен в виде параллельно:включенных счетчиков, i0 каждый из которых замкнут обратной связью через триггер и вентиль, выходы счетчиков подключены к схеме «ИЛИ», а их относительные емкости пропорциональны квадратам целых чисел.

508740

"1разрЯд

Составитель Р. Александров

Техред Т. Лященко

Редактор T. 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