Компенсационный акселерометр

 

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР , содержавши инерционный элемент , расположенный в зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента , подключенный к входу блока , динамической коррекции, два регулятора индукции, чувствительные элементы которых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два блока сравнения, блок суммирования и блок вычитания, одни из входов которых подключе 1ы к источнику опорного сигнала, а выходы - к входам соответствующих блоков сравнения, блок индикации, отличаюцийс я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен модулятор, один вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, другой - к источнику опорного сигнала, а выход - к блоку индикации и к вторым входам блоков суммирования и вычитания, при этом вторые входы блоков сравнения соединены с чувствительными элементами регуляторов индукции, а выходы с входами усилительно-преобразовательных блоков.

((9) (!! !

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 01 Р 15 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(21) 3274936/18-10 (22) 02.04.81 (46) 23.01.84- Бюл. В 3 (72) A.Т.Кизимов, В.М.Кущуль, Г.Б.Брусницын, В.Н.Еремичев . и"В.Е.Дьячков (71) Рыбинский авиационный технологический институт (53) 531 768 (088.8) (56) 1. Патент CQlA В 3090239, кл. 73-517; опублик. 1963.

- 2. Авторское свидетельство СССР

В 824062, кл. С- 01 Р 15/13, 1979 (прототип). (54)(57) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий инерционный элемент, расположенный в зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, два регуля- тора индукции, чувствительные элементы которых размещены- в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два блока сравнения, блок суммирования и блок вычитания, одни из входов которых подключены к источнику опорного сигнала, а выходы - к входам соответствующих блоков сравнения, блок индикации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьааения точности измерений, в него введен модулятор, один вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, другой - к источнику опорного сигнала, а выход — к блоку индикации и к вторым входам блоков (9 суммирования и вычитания, при этом вторые входы блоков сравнения соединены с чувствительными элементами регуляторов индукции, а выходыс входами усилительно-преобразовательных блоков.

10б8820

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения ускорения.

Известен компенсационный акселерометр, содержащий инерционный элемент, установленные с противоположных сторон от него электромагниты, обмотки которых соединены с выходами соответствующих усилительНо-ïðåoáðàçoâàòåëüíHõ ьлоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, одни из входов которых подключены к источнику опорного сигнала, вторые — к выходу блока динамической коррекции, а выходы — к входам соответствующих усилительно-преобразовательных блоков, и блок индикации, входы которого соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков 13. . 20

В известном акселерометре ускорение, пропорциональное разности электромагнитных сил, компенсирующих инерционную силу, вычисляется по разности токов в обмотках электрома нитов, но разность токов нелинейно связана с разностью электромагнитных сил, причем нелинейность обусловлена изменением зазоров между электромагнитами и ЗО инерционным эпементом. Значигелььую погрешность в изменение ускорения вносят нелинейность и гистерезис характеристик намагничивания магнитопроводов электромагнитов и 35 инерционного элемента, а также влияние температуры на магнитную проницаемость магнитопроводов.

Наиболее близким к гредлагаемому по технической сущности и достигае- 4п мому результату является компенсационный акселерометр, содержащий инерционный элемент, расположенный в зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с 45 входами усилитель-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, одни из входов которых подключены к источнику опорного сигнала, другие к выходу блока динамической коррекции, блок индикации, датчики 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 соответствукхцими входами блока суммирования 60 и блока вычитания и с входами блока индикации, а выходы с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усилительнопреобразовательных блоков 523.

Недостатком известного компенсационного акселерометра является низкая точность измерения ускорения, обусловленная тем, что с низкой точностью измеряется индукция в зазорах между электромагнитами и инерционным элементом, Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в компенсационный акселерометр, содержащий инерционный элемент, расположенный в зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, два регулятора индукции, чувствительные элементы которых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два блока сравнения, блок суммирования и блок вычитания, одни .из входов которых подключены к источнику опорного сигнала, а выходы — к входам соответствующих блоков сравнения, ьлок индикации, введен модулятор, один вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, другой — к источнику опорного сигнала, а выход — к блоку индикации и к вторым входам блоков суммирования и вычитания, при этом вторые входы блоков сравнения соединены с чувствительными элементами регуляторов индукции, а выходы — с вхо,дами усилительно-преобразовательных блоков.

На чертеже изображена схема компенсационного акселерометра.

Компенсационаый акселерометр содержит инерционный элемент 1, расположенный в зазоре между двумя электромагнитами 2, датчик 3 положения инерционного элемента,подключенный к входу блока 4 динамической коррекции, два регулятора индукции, каждый иэ которых включает в себя чувствительный элемент 5 электродвижущей силы индукции, размещенной B зазоре между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, блок б сравнения и усилительно-преобразовательный блок 7, подключенный к обмотке соответствующего электромагнита, блок 8 суммирования и блок 9 вычитания, первые входы которых подключены к источнику 10 опорного сигнала, а выходы к одн .м из входов соответствующих блоков сравнения, вторые входы блоков сравнения подключены к чувствительным элементам электродвижущей силы индукции, а выходы — к входам усилительнопреобразовательных блоков, блок 11 .

1068820 индикации и модулятор 12, вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, а выход к блоку индикации и к вторым входам. блока суммирования и блока вычитания, вход опорного сигнала модуля- 5 тора подключен к источнику опорного сигнала.

Компенсационный акселерометр работает следующим образом.

При отсутствии ускорения инер- 10 ционный элемент 1 находится в среднем положении относительно двух электромагнитов 2. Сигналы на выходах датчика 3 положения, блока 4 динамической коррекции, модулятора

12, на вторых входах блока 8 суммирования и блока 9 вычитания и на входе индикатор равны нулю. Равные сигналы переменного напряжения синусоидальной формы с источника 10 опорного сигнала через блок 8 суммйрования и блок 9 вычитания подаются на одни из входов блоков б сравнения. Эти сигналы являются управляющими сигналами регуляторов индук. ции, в соответствии с ними устаиавливаются равные синусоидальные индукции со стабилизированной ампли- тудой и формой в зазорах между электромагнитами 2 и инерционным элементом 1. Погрешность задания индукции в каждом зазоре будет определять ся погрешностью регулятора индукции, которая складывается из статической погрешности регулятора и погрешности датчика электродвижущей силы индукции, причем статическая погрешность уменьшается с увеличением коэффициента усиления контура регулирования индукции; а звенья в контуре таковы, что устойчивость его мож- 40 но обеспечить при увеличении коэффициента усиления до десятков тысяч, в то же время погрешность датчика электродвижущей силы индукции мала.

Суммарная относительная погрешность 45 регулятора индукции может быть снижена до тысячных долей процента, а относительная погрешность измерения ускорения на верхнем пределе определится как удвоенная относи- 5g тельная погрешность регулятора ин.дукции.

При действии ускорения инерционный элемент 1 смещается, например, вправо, на выходе датчика 3 поло- 55 жения появляется сигнал положительной полярности и поступает на вход блока 4 динамической коррекции, который вводит производную от изменЕния величины напряжения в струк- 60 туру сигнала и тем самым формирует необходимые динамические характерис. тики в системе стабилизации зазоров между электромагнитами 2 и инерционным элементом 1. Скорректированный сигнал модулируется модулятором 12, причем частота и форма выходного сигнала модулятора определяется выходным напряжением источника

10 опорного сигнала, а фаза — полярностью входного напряжения в модулятор. При положительной полярности входного напряжения в модулятор фаза выходного напряжения совпадает с фазой опорного напряжения, поданного с источника 10 опорного сигнала. В блоке 8 суммирования переменные напряжения с источника 10 опарного сигнала и с модулятора 12 складываются, а в блоке 9 вычитания вычитаются. Результирующие синусоидальные напряжения подаются на одни из входов соответствующих блоков сравнения. При этом на левом блоке

6 сравчения .результирующий сигнал оказывается больше чем на правом, регуляторы индукции увеличивают индукцию в зазоре между левым электромагнитом и инерционным элементом и угленьшают в зазоре между правым электромагнитом и инерционным элементом. Электромагнитная сила левого электромагнита .становится больше электромагнитной силы правого электомагнита, разностная электромагнитная сила компенсирует инерционную силу, пропорциональную измеряемому ускорению. Величина ускорения определяется по величине переменного синусоидального напряжения на выходе модулятора, а направление действия ускорения по фазе этого напряжения.

Такигг образом, предлагаемое усовершенствование компенсационного акселерометра увеличивает точность измерения ускорения за счет снижения погрешности передачи сигналов по цепям от измерителей электродвижущей силы индукции до индикатора.

Достижение положительного эффе.,та в предлагаемом акселерометре заключается в повышении точно .ти измерения ускорения. Этот эффект достигается при одновременном действии следующих факторов: формированием сфазированных управляющих сигналов на первых входах блоков сравнения, что достигается введением модулятора, вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, а выход к вторым входам блока суммирования и блока вычитания, вход опорного сигнала модулятора подключен к источнику опорного сигнала, регулированием текущего. значения ЭДС индукции в каждом электромагнитном контуре, второй вход блока сравнения которого подключен к чувствительному элементу ЭДС индукции, наличием постоянного фазового сдвига между ЭДС индукции и индукцией не зависящего от параметров электро1068820

Составитель И.Полунина

Редактор Р.Цицика Техред З,Кaстелeвич Корректор A.Äçÿòêo

Заказ 11455/39 Тираж 827 Подписное

ВНИИПИ Государств вЕнного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 магнита н зазора, точной связью . индукцией s зазорах между инерционным элементом и электромагнитами с последующим ускорением в соответствии с закон;.ми Ньютона и формулой

Максвелла.