Дефференциальный струнный акселе-pometp
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Соцналнстнческих
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву<я)м. кл.
G 01 P 15/10
G 01 P 3/60 (22) Заявлено 130378 (21) 2589268/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Государственный комитет
СССР по делам изобретений. и от крыти й
Опубликовано 1506.81, Бюллетень № 22
Дата опубликования описания 150681 (53) УДК 531.768 (088.8) (72) Автор изобретения
В.С.Клейменов
1
\
1
Московский ордена Ленина авиационный институт им.Серго. Орджоникидзе— (71) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ СТРУННЫЙ AKCEJIEPOMETP
Изобретение относится к измере-. нию параметров движения в частности к струнным акселерометрам.
Известны струнные акселерометры с линеаризацией выходной. характеристи.ки путем использования системы стабилизации суммы p1) или разности (2) частот. Первые из них обладают высокой чувствительностью, но узким диапазоном измерения, а вторые— низкой чувствительностью н широким диапазоном измерения.
Цель изобретения — расширение диапазона измерений акселерометра.
Цель достигается тем, что акселерометр снабжен управляемым переключателем, коммутируемые входы которого подключены к выходам второго и третьего смесителей, один выход свя- 20 зан со входами исполнительных механизмов, а второй — с измерителем выходной частоты, в качестве которого использован измеритель с автоматическим выбором предела измерения, при этом, выход переключателя предела измерения измерителя частоты соединен с управлякщим входом управляемого переключателя, а упругие элементы автогенераторов установлены так, что они З0 создают разное начальное натяжение струн.
На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого акселерометра, на фиг. 2 — его выходная характеристика.
Акселерометр (фиг.1) содержит два струнных автогенератора со струнами 1,1, упругими элементами 2,2
I инерционной массой 3,3 и системой
4,4 возбуждения и съема колебаний.
Один конец струны 1 через массу 3 и упругий элемент 2 соединен с корпусом 5, а другой вЂ, с силовым исполнительным механизмом 6,6 . Струны включены, в цепи усилителей-автогенераторов 7,8, которые поддерживают незатухающие колебания струн. Выходы автогенераторов 7,8 подключены на вход первого смесителя 9, обеспечивающего выделение суммы и разности частот струн. Разность частот струн (т, -f ) с выхода смесителя 9 через избирательный усилитель 10 поступает на один из входов второго смесителя 11, второй вход которого подключен к выходу генератора 12 опорных частот. Сумма частот струн (f< +f ) через избирательный усилитель 13 поступает на вход третьего смесите4
838587
Формула изобретения
Tñ ьо с 4(6(f О д
Дифференциальный струнный аксе(2) 65 лерометр, содержащий корпус, два ля 14, второй вход которого связан со вторым выходом генератора 12 опорных частот. Выходы второго 11 и третьего 14 смесителей соединены со входами управляемого переключателя 15.
Один выход 1б управляемого переключателя 15 связан со входом измерителя
17 выходной частоты, содержащего счетный регистр и переключатель предела измерения, выход которого 18 связан с управляющим входом переключателя 15.
Второй выход 19 переключателя 15 связан о управляющими входами силовых исполнительных механизмов 6,6 .
Управляемый переключатель 15 построен таким образом, что при работе измерителя 17 частоты на младшем поддиапазоне выход смесителя 14 подключен к управляющему входу силовых исполнительных механизмов б,б . Из> меритель 17 частоты имеет декадный переключатель предела измерения. !
Упругие элементы 2, 2 установлены так, что они создают в струнах 1,1 раз;
I ное начальное натяжение. Массы 3,3 сделаны равными.
Устройство работает следующим образом.
Под действием инерционной силы, вызываемой ускорением, натяжение одной струны возрастает, а другой падает.. Диапазон измерений разбит на два поддиапазона. На первом поддиапаэоне используется стабилизация разности частот струн, а на втором — суммы частот струн. При этом действие системы; стабилизации частот таково, что приращение частот собственных колебаний струн линейно связано с измеряемым ускорением. . Выходной сигнал акселерометра по шине 16 подается на вход измерителя 17 частоты, блок управления которого обеспечивает цикличность измерения (31 .
При этом на .первом поддиапазоне в счетчике может быть записан максимальный код, равный в "о
4826Я -1 )
Qa о2 (i) где Т - предельное натяжение струS ны под действием ускорения (фиг. 2), интервал измерения часто0 ты измерителем, 1 — длина струны; е — линейная плотность струны; начальные частоты автоге01> 02 нераторов.
При дальнейшем приращении ускорения измерение производится на втором поддиапазоне. Значение максимального кода для второго поддиапа зона определяется выражением где Т вЂ” предельное натяжение струС ны под действием ускорения на втором поддиапазоне (фиг. 2) .
При переходе с одного поддиапазона на другой (фиг.2, точки A и C) измеряемое усилие изменяется на порядок, но одновременно изменяется усилие прикладываемого от силового исполнительного механизма. Это изменение происходит так, что суммарное усилие прикладываемое к струне, не изменяется. В результате такой работы обеспе:чивается одинаковое приращение частот на разных поддиапазонах.
Из выражений (1) и (2) следует, 15 что
Я4 Тв (Яо- + а2)
НС тС о о2) (3)
Для случая, когда коды в точках A u
2О С (фиг.2) равны, выражение (3) может быть представлено в виде ..ъ
ТС 01+ 02
8 О О2 (4)
25 откуда следует, что при соответствующем выборе начальных частот fo< и необходимый диапазон измерения может быть разбит на два поддиапазона с различной крутизной преобразования. Таким образом, повышается точность и расширяется диапазон измерения.
Если выбрать начальную частоту одной из струн f < = 11 кГц, а другой
35 fg2= 9 кГц, то согласно выражению (4) диапазон измерения расширится на величину, равную О о2- "" О
40 о,- О2
При этом значения опорных частот генератора 12 составят f „ = 20 кГц, оп-, = 2 ко п
В предлагаемом акселерометре
45 один поддиапазон может иметь максимальную величину ускорения + 10g и значение цены одного импульса 161д, а второй поддиапаэон, на котором крутизна выше, может иметь максимальную величину ускорения + 1g и значение цены одного импульса 10 g, что дает расширение диапазона измеpBHHH OT 10 g QO 10g. HpH &TOM точность измерения ускорения сотавит
10 4 относительных единиц.
Таким образом, предлагаемое устрой,ство позволяет расширить диапазон измерения за счет изменения крутизны преобразования при больших ускорениях.
838587
Составитель A.Øèðî÷åíñêèé
Редактор С.Тимохина Техред E.Ãàâðèëåøêo Корректор М,Демчик
Заказ 4419/68 Тираж 907 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035; Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 струнных автогенератора, каждый из которых образован инерционной массой, связанной с корпусом упругим элементом, закрепленным на корпусе силовым исполнительным механизмом, струной, присоединенной концами к инерционной массе и исполнительному механизму, и. системой возбуждения струны, систему стабилизации частот, включающую в себя подключенный к выходам автогенераторов первый смеситель, связанные с.выходами первого смесителя второй и третий смесители и генератор опорных частот, выходы которого соединены соответственно со вторыми входами второго и третьего смесителей, а также измеритель выходной частоты акселеро- 15 метра, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, он снабжен управляемям переключателем,-коммутируеьаае входы которого подключены к выходам второго и третьего смесителей, один выход связан со входами исполнительных механизмов автогенераторов, а второй— с измерителем выходной частоты, в качестве которого использован измеритель с автоматическим выбором предела измерен@я, при этом выход переключателя предела измерения измерителя частоты соединен с управляющим входом управляемого переключателя, а упругие элементы автогенераторов установлены так, что они создают разное начальное натяжение струн.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1 ° Авторское свидетельство СССР
В 423045, кл. G 01 P 3/60, 310372.
2. Патент США Р 3464255, кл. 73-1, 02.09.69.
3. Шляндин В.М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы.
M., "Высшая школа", 1973, с.144-147.