Акселерометр

 

АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхно стью, привод вращения сосуда, регулнтор скорости вращения сосуда, фотоэлектрический датчик положения поверхности жидкости, состоящий из. источника света, зеркала. Установленного внутри сосуда перпендикулярно его оси и обращенного зеркальной поверхностью в сторону жидкости, и фо- . топриемника с усилителем, а также измеритель частоты, при этом торцовал часть сосуда выполнена в виде модулирующего диска с равномерно pan пределенными по окружности прозрачными участками, о тличающийс я тем, что, с целью повьпиения точности измерения, он снабжен тремя коммутаторами, конденсатором, элементом НЕ, дифференциальным усилителем , тремя полупрозрачными зеркалами , вторым фотоприемником и релейным усилителем, причем каждое полупрозрачное зеркало установлено под углом 45 к модулирующему диску, при этом одно полупрозрачное зеркала установлено между источником-света и модулирувощим диском, второе - между фотоприемником фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости и модулирующим диском, третье - между первым и вторым полупрозрачными зеркалами, зеркальная поверхность первого полупрозрачного зеркала обращена в сторону сосуда, а зеркальные поверхности двух других - в противоположную сторону, выход усилитег, i ля фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости соединен с первыми входами первого и второго коммутаторов, второй фотоприемник подключен через релейный усилитель Si к второму входу первого коммутатора и через элемент НЕ - к вторым входам второго и третьего коммутаторов, при этом выход первого коммутатора соеди нен с первым входом третьего коммута эо тора, параллельно выходу которого vj подключен конденсатор, выходы второэо ;о го и третьего коммутаторов соединены соответственно с инвертирующим и 4 неинвертирующим входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входами регулятора скорости вращения сосуда и измерителя частоты , а наружная поверхность модулирующего диска между прозрачными участками выполнена зеркальной.

СО(03 СОВЕТСКИХ,.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (И1

94 А

3ш С 01 Р 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ н двтореиоЫГК СаиДетеЛьСта

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3578696/18-10 (22) 11.04.83 (46) 23.04.84.Бюл. 1(15 (72) Ю.А.Абрамов, С.А.Каменский, А.M.Êðþêoâ и В.B.Òåðåøêoâ (53) 531.768(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

11- 415583, кл.С 01 P 15/08, 1972.

2. Патент США 1(. 3048042, кл. 73-516, 1962.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 446833, кл. G 01 P 15/08, 1973 (прототип). (54)(57) АКСЕЛЕРОМЕТР, содержашнй сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью, привод вращения сосуда, регулн. тор скорости вращения сосуда, фотоэлектрический датчик положения поверхности жидкости, состоящий из. источника света, зеркала, установленного внутри сосуда перпендикулярно его оси и обращенного зеркальной поверхностью в сторону жидкости, и фо- . топриемника с усилителем, а также измеритель частоты, при этом торцовая часть сосуда выполнена в виде модулирующего диска с равномерно раапределенными по окружности прозрачными участками, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен тремя коммутаторами, конденсатором, элементом НЕ, дифференциальным усилителем, тремя полупрозрачными зеркалами, вторым фотоприемником и релейным усилителем, причем каждое полупрозра чное зеркало установлено под углом

45 к модулирующему диску, при этом одно полупрозрачное зеркало установлено между источником света и модулирующим диском, второе — между фотоприемником фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости и модулирующнм диском, третье — между первым и вторым полупрозрачными зеркалами, зеркальная поверхность первого полупрозрачного зеркала обращена в сторону сосуда, а зеркальные поверхности двух других — в противоположную сторону, выход усилите-. ля фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости соединен с первыми входами первого и второго коммутаторов, второй фотоприемник подключен через релейный усилитель к второму входу первого коммутатора и через элемент HE — к вторым входам второго и третьего коммутаторов, при этом выход первого коммутатора соединен с первым входом третьего коммута тора, параллельно выходу которого подключен конденсатор, выходы второго и третьего коммутаторов соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами дифференциа-.. льного усилителя, выход которого соединен с входами регулятора скорости вращения сосуда и измерителя частоты, а наружная поверхность модулиру-: ющего диска между прозрачными участками выполнена зеркальной.

1087894

Изобретение относится к контрольизмерительной технике и может быть использовано для измерения низкочас. тотных линейных ускорений.

Известен акселерометр, содержащий 5 сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью, привод вращения.и фотоэлектрический датчик положения поверхности жидкости P) .

Такому акселерометру присуща погрешность нелинейности.

Известен акселерометр, содержащий сосуд, частично заполненный электропроводной жидкостью, штырь, двигатель, электронный ключ, источник питания и преобразователь частоты вращения сосуда в электрический си1. нал (2) .

Недостатками акселерометра являются низкая точность и низкая чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической .сущности и достигаемому результату является устройство акселерометра, содержащего сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью,. привод вращения сосуда, регулятор скорости вращения сосуда, фотоэлект-. Зо рический датчик положения поверхности жидкости и измеритель частоты, при этом торцовая поверхность сосуда выполнена в виде модулирумщего диска с равномерно распределенных, по окружности прозрачных участков, а выход фотоэлектрического датчика соединен с,входами измерителя частоты и регулятора скорости вращения сосуда, который связан с приводом вращения сосуда (3) .

Недостатком известного акселерометра является .низкая точность измерения, обусловленная погрешностями, вносимыми фотоэлектрическим дат 45 чиком положения поверхности жидкости.

50

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что акселерометр, содержащий сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью, привод вращения сосуда, регу

;лятор скорости вращения сосуда, фото- электрический датчик положения поверхности жидкости, состоящий из источника света, зеркала, установленного внутри сосуда перпендикулярно его оси и обращенного зеркальной поверхностью в сторону жидкости, и фотоприемника с усилителем, а также измеритель частоты, при этом торцовая часть сосуда выполнена в виде модулирующего диска с равномерно распределенными по окружности прозрачными участками, снабжен тремя коммутаторами, конденсатором, элементом НЕ, дифференциальным усилителем, тремя полупрозрачными зеркалами, вторым фотоприемником и релейным усилителем, причем каждое полупрозрачное зеркало установлено под углом 45 к о модулирующему диску, при этом одно полупрозрачное зеркало установлено

+ между источником света и модулирующим диском, второе — между фотоприемником фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости и модулирующим диском, третье — между первым и вторым полупрозрачными зеркалами, зеркальная поверхность первого полупрозрачного зеркала обращена в сторону сосуда, а зеркальные поверхности двух других — в противоположную сторону, выход усилителя фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости соединен с пер=. вым входами первого и второго коммутаторов, второй фотоприемник подключен через релейный усилитель к второму входу первого коммутатора и через элемент HE — к вторым входам второго и третьего коммутаторов, приэтом выход первого коммутатора соединен с первым входом третьего коммутатора, параллельно выходу которого подключен конденсатор, выходы второго и третьего коммутаторов соединены соответветственно с инвертирующим и неинвертирующим входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входами регулятора скорости вращения сосуда и измерителя частоты, а наружная поверхность модулирующего диска между прозрачными участками выполнена зеркальной.

Сущность изобретения заключается в том„ что с помощью зеркальных участков торцовой поверхности, выполненной в виде модулирующего диска сосуда и полупрозрачных зеркал, установленных возле модулирующего диска, в течение некоторого интервала времени (части периода вращения сосуДа) происходит измерение и запоми-, нание помехи, обусловленной изменени94

3 10878 ем характеристик фотоэлектрическогодатчика, а в течение второго периода осуществляется вычитание из сигнала фотоэлектрического датчика положения запомненного сигнала. Разностный. сигнал используют для управления скоро.— стью вращения сосудом.

На фиг. 1 представлена схема пред. лагаемого акселерометра; на фиг.2— сечение А-А на фиг.l.

Акселерометр содержит сосуд l,æèä кость 2 с зеркальной свободной поверхностью, опоры 3 сосуда;привод 4 вращения сосуда, источник 5 света, первое б, второе !2 и третье 13 полупрозрачные зеркала, прозрачные участки 7 модулирующего диска, участки 8 модулирующего диска, выполненные зеркальными, зеркало 9, фотоприемник 10 фотоэлектрического датчика п лож ния поверхности жидкости, второй фотоприемник 11 репейный усилитель 14, усилитель 15 датчика положения поверхнос-. ти жидкости, элемент НЕ 16, первый

17, второй 18 и третий 19 коммутато- 25 ры, конденсатор 20, диФФеренциальный усилитель 21, регулятор 22 скорости вращения сосуда, измеритель ?3 частоты.

Полупрозрачные зеркала 6, 12 и 13 установлены под углом 45 к поверхноо сти модулирующего диска 1, при этом зеркало 6 установлено между источником 5 света и модулирующим диском сосуда, а зеркало 13 — между зерка" лами 6 и 12 на одной линии. Зеркаль

35 ная поверхность зеркала 6 обращена в сторону сосуда l, а зеркальные поверхности зеркал 12 и 13 — в противо положную сторону. Выход усилителя

15 соединен с первыми входами коммутаторов 17 и 18. Фотоприемник 11 со единен с входом релейного усилителя

14, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 17 и через элемент НЕ 16 с вторыми входами комму таторов 18 и 19. При этом выход коммутатора 17 соединен с первым входом ,коммутатора 19, к входу которого подключен параллельно конденсатор 20

Р50, а выходы коммутаторов )8 и 19 соеди" иены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами дифферен-. циального усилителя 21. Выход усилит, теля 21 соединен с входами регулятора 22 скорости вращения и иэмери", теля 23 частоты. Регулятор 22 скорости вращения соединен с приводом 4 вращения, Прозрачные участки 7 и

4 зеркальные участки 8 модулирующего диска сосуда выполнены чередующимися при этом их число равно друг другу. .Устройство, работает следующим образом.

Сосуд 1, установленный в опорах 3 приводят во вращение с помощью привода 4. При наличии ускорения вдоль измерительной оси акселерометра, совпадающей с осью вращения сосуда 1, свободная поверхность жидкости 2 принимает форму параболоида вращения.

Световой сигнал в виде пучка света от источника 5 через первое полупрозрачное зеркало 6 поступает на зеркальный участок 8 модулирующего диска, После отражения от зеркальной поверхности 8 луч света, стража= ясь от зеркала 6, поступает на фотоприемник 10 (после отражения от зеркала 12) и на фотоприемник 11 (посла отражения от зеркала 13).

Электрический сигнал, снимаемый с фотоприемника 11, усиливается релейным усилителем 14, в результате чего к выходу усилителя 15 с помо-, щью коммутатора 17 по сигналу от усилителя 14 подключается коиденса тор 20, который запоминает сигнал помехи фотоприемника и тракта преобразования.

8 течение следуИщего интервала времени луч света поступает через зеркало б и через прозрачную часть

7 модулирующего диска на зеркальную свободную поверхность жидкости 2, отражается от нее и после отражения от зеркала 9 и свободной поверхности жидкости поступает на фотоприемник !О. Так как на выходе релейного усилителя 14 сигнал близок к нулю, то коммутатор 17 отключает конденсатор 20 от выхода усилителя

15 и с помощью коммутатора 18 его выход подключается к первому входу (входу сложения) дифференциального усилителя. Коммутатор 18 при этом управляется сигналом, снимаемым с выхода элемента HE 16. Этим же сигналом коммутатор 19 подключает кон- денсатор 20 к второму входу (входу вычитания} дифференциального усилителя 21. На первом входе усилителя 21 устанавливается информационный сигнал, содержащий помеху, а на выходе усилителя 21 выделяется раз1087894 постный сигнал между упомянутым сигналом и сигналом помехи, запомненном на конденсаторе 20. Выделенный сигнал поступает на регулятор скоро- сти вращения, при этом частота следования импульсов на выходе усилителя 21 несет информацию о величине линейного ускорения.

В результате применения в предлагаемом акселерометре полупрозрачных зеркал, зеркальных участков модулирующего диска, дополнительного фотоприемника совместно с релейным усилителем, а также элемента НЕ, 5 коммутаторов, конденсатора и дифференциального усилителя достигается уменьшение погрешности, обусловленной изменением характеристик фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости.

1О87894

ВНЙИПИ Заказ 2650/4l Тираж 823 Подписное

Филиал ППП "Патеыт", г. Ужгород,ул.Проектная, 4