Акселерометр

 

АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий инерционный элемент, свободно расположенный в зазоре С езкду двумя электромагнитами , обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, первые входы которых подключены к источнику опорного сигнала , блок индикации, датчики индукции , чувствительные элементы которых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствукицим электромагнитом, два интегратора и две схемы сравнения, причем первые входы схем сравнения соединены с соответствукшщми выходами блока суммированиг и блока вычитания и входами блока индикации, a выходы с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усилительно-преобразовательных блоков, вторые входы схем сравнения подключены к выходам «оответствующих датчиков индукции, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения точности, в него введены второй блок вычитания и второй блок суммирования, причем входы второго блока вычитания подкпючены к б оотВ . ветствующим датчикам индукции, выход - к второму входу второго блока суммирования, первый вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, a «ыход - к вторым входам первого блока суммирования и первого блока вычитания.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COUWm

РЕСГ1УБЛИН

0% (11):

47 А

gag G 01 P 15/13

t б

1

OllHCAHHE HSOEPETEHHR

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3601632/18-10 (22) 06.06.83 (46) 23.08.84. Бюл. В 31 (72) А.Т.Кизимов, Г.Б.Брусницын, Н.Н.Беляков, А.Н.Лебедев и В.Е.Дьячков (71) Рыбинский авиационный технологический институт (53) 531.768 (088.8) (56) 1. Патент США Ф 3090239, кл . 73-517, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

9 824062, кл. G 01 P 15/13, 1979 (прототип). (54) (57) AKCEJIEPOMETP содержащий инерционный элемент, свободно расположенный в зазоре Между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков, датчик положе. ния инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, первые входы которых. подключены к источнику опорного сигнала, блок индикации, датчики индукции, чувствительные элементы которых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два интегратора и две схемы сравнения, причем первые входы схем сравнения соединены с соответствующими выходами блока суммированиг и блока вычитания и входами блока индикации, а выходы— с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усилительно-преобразовательных блоков, вторые входы схем сравнения подключены к вьмодам еоответствующих датчиков индукции, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности, в него введены второй блок вычитания и второй блок суммирования, причем входы второго блока вычитания подключены к соответствующим датчикам индукции, выход — к второму .входу второго блока суммирования, первый вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, а выход — к "вторым входам первого блока суммирования о и первого блока вычитания.

1109647

35

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 усилительнопреобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, первые входы которых подключены к источнику опорного сигнала, вторые — к выходу блока динамической коррекции, а выходы — к входам соответствующих усилительнопреобразовательных блоков, и блок индикации, входы которого соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков (1 g.

Однако в этом акселерометре ускорение, пропорциональное разности электромагнитных сил, компенсио юших инеодионнчю силу, вычисляется по разности токов н обмотках электромагнитов, но разность токов. нелинейно связана с разностью электромагнитчых сил, причем нелинейность обусловлена изменением зазоров между электромагнитами и инерционным элементом, наличием гистерезиса при намагничивании магнитопроводов электромагнитов и инерционного элемента, влиянием температуры на магнитную проницаемость магнитодроводов. что обуславливает высокую п,грешность измерения ускорения.

Наиболее .близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является компенсационный акселерометр, содержащий инерционный элемент, свободно расположенный н зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок вычитания, первые входы которых подключены к источнику опорного сигнала, вторыек выходу блока динамической коррекции, блок индикации, датчики индукции, чувствительные элементы которых размещены в зазорах между инерционным элементом и.соотнетствующим

1О l5

25 электромагнитом, два интегратора и две схемы сравнения, причем первые входы схем сравнения соединены с соответствующими выходами блока суммирования и блока вычитания и входами блока индикации, а выходы — с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входа 1 усилительно-преобразовательных блоков, вторые входы схем сравнения подключены к выходам соответствующих датчиков индукции (2 .

Недостатком известного акселерометра является недостаточная точность измерения ускорения, обусловленная недостаточной точностью преобразования заданной с высокой точностью индукции в электромагнитную силу при изменении зазора между электромагнитами и инерционным элементом.

Целью изобретения является повышение точности измерения ускорения за счет. более точного преобразования индукции в электромагнитную силу.

Поставленная цель достигается тем, что в акселерометр, содержащий инерционный элемент, свободно расположенный в зазоре между двумя электромагнитами, обмотки которых соединены с выходами усилительнопреобразовательных блоков, датчик положения инерционного элемента, подключенный к входу блока динамической коррекции, блок суммирования и блок. вычитания, первые входы которых подключены к источнику опорного сигнала, блок индикации, датчики индукции, чувствительные элементы котовых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, дна интегратора и две схемы сравнения, причем первые входы. схем сравнения соединены с соответствующими выходами блока суммирования и блока вычитания и входами блока индикации, а выходы — с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усилительно-преобразовательных блоков, вторые входы схем сраннения. подключены к выходам соответствующих датчиков индукции, введены второй блок нычитания и второй блок суммирования, причем входы второго блока вычитания подключены к соответствующим датчикам индукции, выход — к нторому входу

1109647

3 второго блока суммирования, первый вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, а выход = к вторым входам первого блока суммирования и первого блока вычитания.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого акселерометра.

Акселерометр содержит инерционный !О элемент 1, расположенный в зазоре между двумя электромагнитами 2, обмотки которых соединены с выходами усилительно-преобразовательных блоков 3, датчик 4 положения инерцион- !5 ного элемента, подключенный к в! оду блока 5 динамической коррекции, первый блок 6 суммирования. первый блок

7 вычитания, первые входы которых подключены к источнику 8 опорного сигнала, блок 9 индикации, датчики

10 индукции, чувствительные элементы 11 которых размещены в зазорах между инерционным элементом и соответствующим электромагнитом, два 25 интегратора 12, две схемы 13 сравнения, второй блок 14 вычитания и второй блок 15 суммирования, причем первые входы схем сравнения соединены с соответствующими выходами пер- Зо вого блока суммирования и первого блока вычитания и с входами блока индикации, а выходы — с входами интеграторов, выходы которых подключены к соответствующим входам усили. тельно-преобразовательных блоков, 35 вторые входы схем сравнения и входы второго блока вычитания подключены к выходам соответствующих датчиков индукции, выход второго блока вычи40 тания подключен к второму входу второго блока суммирования, первый вход которого подключен к выходу блока динамической коррекции, а выход— к вторым входам первого блока сумми45 рования и первого блока вычитания.

Акселерометр работает следующим образом.

При отсутствии ускорения инерционный элемент 1 находится в среднем положении относительно электромагнитов 2. Датчик 4 положения инерционного элемента вырабатывает нулевой сигнал . Нулевой сигнал будет и на выходе блока 5 динамической коррек- 55 ции. Силы, действующие на .инерционный элемент 1 со стороны электромагнитов 2, а следовательно, и индукции, замеренные датчиками !0 индукции, равны. На выходе второго блока 14 вычитания нулевой сигнал.

В связи с тем, что на оба входа второго блока 15 суммирования поступают нулевые сигналы, нулевой сигнал будет и на выходе этого блока. Тогда с выходов первого блока 6 суммирования и первого блока 7 вычитания на схемы 13 сравнения поступают напряжения, равные напряжению с источника 8 опорного. сигнала. Регуляторы индукций, каждый из которых включает в себя датчик 10 индукции с. чувствительным элементом 11, схему 13 сравнения, интегратор 12, усилитсльн преобразовательный блок 3 и электромагнит 2, задают равные индукции в зазорах между инерционным элементом

1 н электромагнитами 2, следовательно, равны и силы, действующие на инерционный элемент co стороны электромагнитов 2. На блок 9 индикации поступают равные напряжения с первого блока 6 суммирования и первого блока 7 вычитания. Блок инпицирует нулевое ускорение.

В случае действия ускорения на компенсационный акселерометр имеет место смещение элемента 1 относительно электромагнитов 2. Датчик 4 положения вырабатывает сигнал, который через блок 5 динамической коррекции подается на первый вход второго блока 15 суммирования. В первый момент после начала действия ускорения на инерционный элемент 1 электромагниты

2 вырабатывают равные силы и индукции в зазорах между инерционным элементом 1 и электромагнитами 2. следовательно, с второго блока 14 на второй вход второго блока 15 суммирования в первый момент подается нулевое напряжение. Сигнал, обусловленный перемещением инерционного элемента, поступает с второго блока

15 суммирования на первый блок 6 суммирования, где соединяется с опорHblM сигналом и поступает на первый блок вычитания, где вычитается из опорного сигнала. На схемы сравнения поступают разные напряжения. Регуляторы индукции задают различные индукции в зазорах между инерционным элементом 1 и электромагнитами 2, следовательно, различны и силы, действующие на инерционный элемент 1 со стороны электромагнитов 2. Раз1109647 щццдц Заказ 6022/29 Тираж 823 По сиое

В

Филиал ППП Патеит, г. Уигород,ул.Проектиаа, 4 ностная электромагнитная сила компенсирует инерционную силу, но смещение инерционного элемента относительно среднего в первый момент действия ускорения сохраняется. Датчики индукции подают на входы второго блока 14 вычитания различные сигналы: выходной сигнал с второго блока 14 вычитания пропорционален раэностной электромагнитной силе. Он поступает на второй вход второго блока 15 суммирования и вызывает дополнительное увеличение выходного сигнала с первого блока 6 суммирования и дополнительное уменьшение выходного сигнала с первого блока 7 вычитания. Разность индукций в зазорах между инерционным элементом 1 и электромагнитами 2 увеличивается дополнительно, что приводит к увеличению разности электромагнитной силы, действующей со стороны электромагнитов 2 на инерционный элемент 1. Инерционный элемент 1 перемещается под действием дополнительной силы в сторону, проти- воположную первоначальному смещению, сигнал с датчика 4 положения инерционного элемента уменьшается, что замедляет рост раэностной электромагнитной силы. Если при любом действующем ускорении сигнал на первом входе второго блока 15 суммировании, вызванный перемещением инерционного элемента 1, уравнять с сигналом на втором входе второго блока 15 суммирования, вызванный сформированной электромагнитами 2 разностной электромагнитной силой, компенсирующей инерционную силу, то в установившемся режиме отклонение инерционного элемента 1 от среднего равно нулю. В этом случае структура поля в зазорах между инерционным элементом 1 и электромагнитами 2 не изменяется при измерении различных ускорений. Тогда зависимость электромагнитной силы от индукции, измеренной датчиком индукции, неизменна при любом действующем ускорении, что повысит точность измерения ускорения.

Таким образом, предлагаемый компенсационный акселерометр обеспечивает в установившемся режиме неизменное положение инерционного элемента относительно электромагнитов, что увеличивает точность преобразования индукции в электромагнитную силу за счет неизменной структуры поля в зазорах при измерении различных ускорений и, следовательно, повьппает точность измерения ускорений.