Компенсационный акселерометр

Компенсационный акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сеюз Советских

Сецналнстнческих

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< 824062

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 23.03.?9 (21) 2740516/18-10 (51)M. Кл с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

G 01 P 15/13

Государственный комитет сс с р по дедам изобретеиий я . открытий

Опубликовано 230481. Бюллетень ЙЯ 15 (53) УДК 531.768 (088.8) Дата опубликования описания 23 . 04 . 81

В.М. Кушуль, В.Н. Еремичев, В.Е. Дьячков, В.Н. Григорьев, И.Н. Суббота и Ю.Г. Столяров, (72) Авторы изобретения

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения ускорений.

Известны компенсационные акселерометры, в которых сила, возникающая при действии внешнего уско: рения на чувствительный .инерционный элемент, компенсируется противоположно направленной силой, создаваемой с помощью обратного преобразователя, т.е. устройства, преобразующего ток или напряжение в силу. В таких устройствах обратный преобразователь силы является звеном обратной связи и линейность статической характеристики акселерометра будет в основном определяться линейностью этого звена (1).

В этом акселерометре зависимость силы, действующей на чувствительный инерционный элемент со стороны электромагнита, от тока в электромагните

ыелинейна. Следовательно, будет нелинейна и статическая характеристика всего акселерометра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является компенсационный акселерометр, содержащий инерционный элемент, расположенный в зазоре между двумя электро магнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный ко входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычи- . тания, Одни из входов которых подключены к источнику опорного сигнала, другие — к выходу блока динами10 ческой коррекции, и блок индикации(21.

В известном акселерометре нели. нейность статической характеристики частично устранена путем применения дифФеренциального обратного преоб1$ разователя силы и подачи на его электромагнитц постоянного смещения.

Цель изобретения — повышение точ- ности измерений за счет линеаризации статической характеристики акселеро29 метра.

Указанная цель достигается тем, что в акселерометр введены два датчика индукции, чувствительные элементы «оторых.размещены в зазорах между

25 инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два интегратора и две схемы сравнения, -причем одни иэ входов схем сравнения соединены с соответствующими выходами блока сумЗО мирования и блока вычитания и с вхо824062 дами блока индикации, а выходы - с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усилительно-преобразовательных блоков.

На фиг. 1 приведена функциональная схема акселерометра на фиг.2 структурная схема замкнутого контура регулирования величины индукции в

Эазоре.

Предлагаемый компенсационный акселерометр содержит инерционный элемент 1, установленные с противоположных сторон от него первый 2 и второй 3 электромагниты, обмотки которых соединены с выходами соответственно первого 4 и второго 5 усилительно-преобразовательных блоков, датчик б положения инерционного элемента, подключенный к входу блока 7 динамической коррекции, блок 8 суммирования и блок 9 вычитания, первые входы которых подключены к источнику 10 опорного сигнала, а вторые входы — к выходу блока 7 динамической коррекции, первый и второй датчики индукции, состоящие из чувствительных элементов 11 и 12, размеценных в зазорах между инерционным элементом 1 и соответствующими электромагнитамн 2 и 3, и подключенных к их выходам усилительно-преобразовательных.блоков 13 и 14, две схемы

15 и 16 сравнения, два интегратора 17 и 18 и блок 19 индикации.

Первые входы схем 15 и 16 сравнения подключены к выходам блока 8 суммирования и блока 9 вычитания, их вторые входы — к выходам первого 13 и второго 14 датчиков .индукции, а выходы - через интеграторы 17 и 18 подключены к входам первого 4 и второго 5 усилительно-преобразовательных блоков. Входы блока 19 инди- кации соединены с одноименными входами схем 15 и 16 сравнения.

Прй этом последоватбльно соединен-: ные схемы 15 и 16 сравнения интеграI торы 17 и 18, усилительно-преобразо- . ; вательные блоки 4 и 5 и электромагниты 2 и 3, а также датчики индукции

13 и 14, измерительные элементы 11 и 12 которых находятся в полях электромагнитов 2 и 3, а выходы подключены к вторым входам схем 15 и 16 сравнения, образуют два замкнутых контура регулирования величины индукции в зазорах между инерционным элементом и электромагнитами. Входной величиной U „ для одного из них является сигнал с блока 8 суммирования,,а выходной — величина. индукции в такого контура регулирования поступа ет напряжение входного сигнала О. х и одновременно на второй вход схемы

15(16) сравнения с выхода датчика индукции. поступает напряжение U пропорциональное величине индукции, в зазоре электромагнита 2(3).На выходе схемы 15(16) сравйения образуетоя напряжение рассогласования

àU, которое, пройдя через интегра- . тор 17(18) и усилительно-преобразовательный блок 4(5), вызывает такое изменение тока электромагнита 2(3) и соответственно такое изменение индукции в зазоре, чтобы напряжение рассогласования аU на выходе схемы

15 15(16) сравнения стало равным нулю.

При этом напряжение U с выхода датчика индукции будет равно величине входного сигнала USx,а индукция в зазоре между инерционным элементом щ и электромагнитом будет пропорциональна входному сигналу US

Согласно структурной схеме контура регулирования величины индукции в зазоре, изображенной на фиг.2, его пе 5 редаточная -функция может быть представлена в виде

30 где

35 кэ 1

d, Т Р+1

40 зазоре первого электромагнита 2. Для другого контура регулирования индукции входной величиной 0 является сигнал с блуа 9 вычитания, а выходной - величина индукции в зазоре второго электромагнита 3. Пусть на первый вход схемы 15 (16) сравнения

+ " "г."3"+ .1

W = — — передаточная функция интегратора;

Ч =К вЂ” передаточная функция усилительно-преобразовательного блока; передаточная функция электромагнита;

W4=X — передаточная функция датчика индукции;

Т вЂ” постоянная: вре3 .мени электромагнита.

После подстановки и преобразований получаем окончательное выражение для передаточной функции контура регулирования величины индукции в зазоре

% 1 .rf

Кд тэ Ю ., ю

К "о КЭ "4 д "Э

Как видно из полученного выражения,статическая характеристика тако-. го контура определяется выражением

1 В .

К йй

КА ОВх т.е. зависит только от статического коэффициента передачи датчика индукции и не зависит от параметров интегратора, усилительно-преобразовательного блока, электромагнита, в том числе и от величины зазора Ф

824062

Электромагнитный .компенсационный акселерометр работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии инерционный элемент 1 находится в цент I ральном положении и на него не действует ускорение. При этом сигналы

1 .на выходе датчика б положения, блока

: 7 динамической коррекции и вторых входах блока 8 суммирования и блока 9 вычитания равны нулю. Напряжение, по- 1 ступающее на первые входы схем 15 и

16 сравнения, равно напряжению„ поступающему с источника 10 опорного сигнала. Соответствующие замкнутые контура регулирования индукции устанавливают величины индукций в зазо- - 15 рах между инерционным элементом 1 электромагнитами 2 и 3 пропорционально величинам сигналов на первых входах схем 15 и 16 сравнений. Таким образом, индукции в зазорах равны 20 по величине и противоположны по направлению. Так как силы, действующие на инерционный .элемент со стороны электромагнитов, определяются величинами индукций в зазорах, то их результирующее воздействие будет равно. нулю и инерционный элемент будет продолжать находиться в центральном положении.

Прн воздействии внешнего ускорения на инерционный элемент 1 и отклонении его, например, в направлении электромагнита 3, на выходе датчика б положения появляется сигнал положительной полярности, поступаю.щий через блок 7 динамической коррекции, вводящий сигнал, пропорциональный производной по смещению, на вторые входы блока 8 суммирования и блока 9 вычитания. При этом на первом входе первой схемы 15 . 40 сравнения сигнал увеличивается, а на первом входе второй схемы 16

I сравнения уменьшается. Соответственно работой замкнутых контуров регулирования величины индукции в 45 зазорах обеспечивается пропорциональное возрастание величины индукции в зазоре между элементом 1 и ,электромагнитом 2 и пропорциональное уменьшение величины индукции в зазоре между инерционным элементом 1 и электромагнитом 3. таким образом, сила электфойа1 нитного обратного преобразователя будет линейно зависеть .от напряжений на первых входах схем сравнений.

:,При этом величина напряжения на одноименных входах схем 15 и 16 сравнений, регистрируемая в блоке 19 индикации, будет пропорциональна инерционной силе, вызываемой. внешним ускорением, действующим на инерционный элемент, и, следовательно, ускорению.

Таким образом, в предлагаемом акселерометре устраняется нелинейность статической характеристики электромагнитного обратного преобразователя, вызванная влиянием измеI нения зазора между электромагнитами и инерционным элементом при воздействии внешнего ускорения. Поэтому при линейности всех остальных блоков общая статическая характеристика акселерометра будет линейной.

Формула изобретения

Компенсационный акселерометр,содержащий инерционный элемент, расположенный в зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительнопреобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный ко входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, одни из входов

Которых подключены к источнику опОрного сигнала, другие — к выходу блока динамической коррекции, и блок индикации, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет линеаризации статической характеристики акселерометра, в него введены два датчика индукции, чувствительные элементы которых размещены .в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два интегратора и две схемы сравнения, причем одни из входов схем сравнения соединены с соответствующими выходами блока суммирования и блока вычитания и с входами блока индикации, а выходы - с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усилительно-преобразовательных блоков.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Патент США Ю 3664196, кл. 73-517, опублик. 1972.

2. Патент США Р 3090239, кл. 73-517, опублик. 1963 (прототип).

824062

Фиа1 фна2

Составитель и. Полунина

Техред И.Иайорсва Корректор Г. Назарова

Редактор В. Лазаренко

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 2099/64 Тираж 907 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5