Акселерометр

 

1. АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий цилиндрический сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью, привод постоянной скорости, оптический излучатель и фотоприемник, установленные вблизи разных, торцов сосуда, и источник питания оптического излучения, отличающийся тем, что, с целью снижения погрешности, с условленной ускоренным перемещением в направлении , ортогональном измерительной оси акселерометра, он дополнительно снабжен восемью коммутаторами, генератором , устройством управления, устройством регистрации и датчиком частоты вращения сосуда, причем опти .ческий излучатель выполнен из четырех источников света, установленных под равными углами по отношению к измерительной Оси акселерометра, выход источника питания оптического излучения соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, выходы каждого из которых соединены с соответствующим .источником света, второй вход первого , второго, третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства управления, первый вход KOTQporo соединен с выходом генератора, второй вход - с выходом датчика частоты вращения сосуда , при этом выход фотоприемника - . соединен с первыми входами пятого, шестого, седьмого и восьмого коммутаторов , выходы которых соединены со входом устройства регистрации, а второйвход пятого, шестого, седьмого и восьмого коммутаторов соединены соответст веяно с первым,втором,третьими четвертым выходами устройства управления . 2. Акселерометр по п.1, отли§ чающийся тем, что устройство . управления содержит делитель частоты, (Л формирователь, три преобразователя число импульсов - код и мультиплексор , при этом первьм вход устройства управления соединен со входом делителя частоты и с первым входом второго преобразователя, второй вход устройства управления соединен через формирователь со вторыми входами преобразователей и с первым выходом устройства управления, выход делителя частоты соединен с первым входом первого преобразователя, соответствующие выходы которого соединены С соответствующими входами первой группы мультиплексора, его выход соединен с первым входом третьего преобразователям с третьим входом второго преобразователя,соответствующие выходы которого соединены с соответствующими входами второй группы мультиплексора, а первый,второй и третий выходы третьего преобразователя соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым выходами устройства управления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (б1) G 01 Р 15/08

ОлиоАние изОБРетени й

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

* т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3533315/18-10 (22) 03.01.83 (46) 30.11.84. Бюл. ¹.44 (72) Ю,А.Абрамов и С.А.Каменский (53) 531 ° 768(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 479034", кл. G 01 P 15/08, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 415583, кл. G 01 P 15/08, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР № 678427, кл. G 01 P 15/08. 1977. (54) (57) 1. АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий цилиндрический сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью, привод постоянной скорости, оптический излучатель и фотоприемник, установленные вблизи разных. торцов сосуда, и источник питания оптического излучения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения погрешности, с бусловленной ускоренным перемещением в направлении, ортогональном измерительной оси акселерометра, он дополнительно снабжен восемью коммутаторами, генератором, устройством управления, устройством регистрации и датчиком частоты вращения сосуда, причем оптический излучатель выполнен из четырех источников света, установленных под равными углами по отношению к измерительной оси акселерометра, выход источника питания оптического излучения соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, выходы каждого из которых соединены с соответствующим .источником света, второй вход первого второго, третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства управления, первый вход котррого соединен с выходом генератора, второй вход — с выходом датчика частоты вращения сосуда, при этом выход фотоприемника соединен с первыми входами пятого, шестого, седьмого и восьмого коммутаторов, выходы которых-соединены со входом устройства регистрации, а второй вход пятого, шестого,седьмого и восьмого коммутаторов соединены соответственно с первым, втором, третьими четвер- ! тым выходами устройства управления

2. Акселерометр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что устройство Я управления содержит делитель частоты, формирователь, три преобразователя число импульсов — код и мультиплексор, при этом первый вход устройства управления соединен со входом делителя частоты и с первым входом второго преобразователя, второй вход устройства управления соединен через формирователь со вторыми входами преобразователей и с первым выходом устройства управления, выход делителя частоты соединен с первым входом первого преобразователя, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими входами первой группы мультиплексора, его выход соединен с первым входом третьего преобразователя и с третьим входом второго ф преобразователя, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими входами второй группы мультиплексора, а первый, второй и третий выходы третьего преобразователя соединены соответст венно со вторым, третьим и четвертым вы" ходами устройства управления.

1126879

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для измерения низкочастотных линейных ускорений.

Известны акселерометры, содержащие полый цилиндр с жидкостью, которая составлена из смеси двух компонентов различной вязкости, плотности и прозрачности, привод постоянной скорости и фотоэлектрический датчик 1ð положения жидкости (I) .

Недостатком данных акселерометров является ограниченный срок службы, Известны акселерометры, в которых чувствительным элементом служит жидкость, частично заполняющая полый ротор, приводимый в равномерное вра- . щение двигателем. Жидкость имеет зеркальную свободну о поверхность, а съем информации осуществляется с помощью оптико-электронного датчика f2) .

Недостатком такого акселерометра является наличие температурной погрешности, обусловленной зависимостью объема жидкости от температуры, 25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является акселерометр, содержащий цилиндрический сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью, привод постоянной скорости, оптический излучатель и фотоприемник, установленные вблизи разных торцов сосуда, и источник питания оптического излучения )3j .

Недостатком такого акселерометра является наличие погрешности, обуслов ленной ускоренным перемещением в направлении, ортогональном измерительной оси акселерометра.

Цель изобретения — снижение погрешности, обусловленной ускоренным перемещением в направлении, ортогональном измерительной оси акселеро- 4

45 метра, Укаэанная цель достигается тем, что акселерометр, содержащий цилиндрический сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной 5О поверхностью, привоп постоянной скорости, оптический излучатель и фотоприе 1ННК, установленные вблизи разных торцов сосуда, и источник питания оптического излучения, дополни- 55 тельно снабжен восемью коммутаторами, генератором, устройством управления, устройством регистрации и датчиком частоты вращения сосуда, причем оптический излучатель выполнен из четырех источников света, установленных под равными углами по отношению к измерительной оси акселерометра, выход источника питания оптического излучения соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов. выходы каждого из кото рых соединены с соответствующим источником света, второй вход первого, второго, третьего и четвертого комму. таторов соединены соответственно,с первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства управления, первый вход которого соединен с выходом генератора, второй вход — с выходом датчика частоты вращения сосуда, при этом выход фотоприемника соединен с первыми входами пятого, шестого, седьмого и восьмого коммутаторов, выходы которых соединены со входом устройства регистрации, а второй вход пятого, шестого, седьмого и восьмого коммутаторов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства управления.

Устройство управления содержит делитель частоты, формирователь, три преобразователя число импульсов— код и мультиплексор, при этом первый вход устройства управления соединен со входом делителя частоты и с перBbIM входом второго преобразователя, второй вход устройства управления соединен через формирователь со вторыми входами преобразоьателей и с пер вым выходом устройства управления, выход делителя частоты соединен с первым входом первого преобраэователя, соответствующие выходы которого соединены с соответствующими входами первой группы мультиплексора, егo выход соединен с первым входом третьего преобразователя и с третьим входом второго преобразователя,соответствующие выходы которого соединены с соответствующими входами второй группы мультиплексора, а первый, второй и третий выходы третьего преобразователя соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым выходами устройства управления.

Сущность изобретения состоит в снижении погрешности, обусловленной ускоренным перемещением акселерометра в направлении ортогонапьном его

3 11268 измерительной оси, обеспечиваемой путем формирования в течение одного оборота сосуда, в котором помещена жидкость с зеркальной свободной поверхностью четырех оптических лучей, последовательно следующих во времени один за другим и падающих на разные участки свободной поверхности жидкости, регистрации отраженных световых сигналов и их последующем сумми- 10 ровании в устройстве регистрации.

На фиг.l представлена схема акселерометра; на фиг.2 — функциональная схема устройства управления; на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие принцип действия устройства управления.

Сосуд 1, частично заполненный жидкостью 2, имеющей зеркальную свободную"поверхность, установлен в 20 опорах 3, Сосуд приводится во вращение при помощи привода 4. Оптический излучатель 5 установлен в нижней части сосуда и содержит четыре источника света 6, В верхней части сосуда расположен фотоприемник 7. Датчик числа оборотов сосуда содержит зеркало 8, источник излучения 9 и приемник 10. Источник питания 11 оптического излучения подключен ко входам первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов 12-15, а выход фотоприемника 7 — ко входам пятого, шестого, седьмого и восьмого коммутаторов 16-19 соответственно. Генератор 20 подключен к первому входу уст.

35 ройства управления 21, ко второму входу которого подключен выход приемника 10 датчика числа оборотов.

Выходы устройства управления подклю40 чены к управляющим входам коммутаторов 12-19. Выходы коммутаторов 16-!9 подключены ко входу регистрирующего устройства 22, К первому входу 23 устройства уп 45 равления подключен делитель 24, предназначенный для деления частоты следования электрических импульсов на четыре, а к второму входу 25 — форми. рователь 26, обеспечивающий формиро- .50 ванне импульса заданной амплитуды и длительности. Выходы элементов 24 и

26 подключены ко входу преобразователя 27 последовательности электрических импульсов в параллельный код. 55

Преобразователь 27 обеспечивает хранение преобразованного кода между двумя импульсами, поступающими на

79 его вход, т,е. в течение одного пе- 1 риода вращения сосуда. Преобразователь 27 состоит из схемы управления

28, двоичного счетчика 29 и регистра сдвига 30 ° Выходы преобразователя 27 подключены на первые входы мультиплексора 31, на вторые входы которого подключены выходы преобразователя 32, Преобразователь 32 обеспечивает четырежды преобразованные последовательности электрических импульсов в параллельный двоичный код на интервале между импульсами, поступающими на его второй вход и содержит схему управления 33 и двоичный счетчик 34.

Первый вход преобразователя 32 подключен ко входу 23 устройства управления, второй вход — к выходу формирователя 26, третий вход — к выходу мультиплексора 31. Преобразователь 35, подключенный своим первым вкодом к выходу мультиплексора 31, а вторымк выходу формирователя 26, предназначен для формирования сигналов на соответствующих выходах в зависимости от числа импульсов на входе. Преобразователь 35 содержит двоичный счетчик 36 и дешифратор 37. Преобразователь 35 своими выходами 38-41 подключен ко входам управления коммутаторов 12-15 и 16-19 соответственно.

Акселерометр работает следуюшим образом, Сосуд 1, заполненный жидкостью 2, приводится во вращение в опорах 3 при помощи привода 4.

Наличие ускорения вдоль оси вращения, являющейся измерительной осью акселерометра, приводит к тому, что свободная поверхность жидкости 2 принимает форму усеченного параболоида вращения. Световой сигнал от оптического излучателя 5 направлен под углом (, падает на свободную поверхность жидкости на уровне 1112 (H — высота сосуда}, отражается и поступает на фотопрнемник 7. При этом, так как на первый вход устройства управления 21 поступает сигнал от генератора 20, а на его второй вход за каждый оборот сосуда 1 — импульс с датчика частоты вращения сосуда (с выхода приемника 10 ), то в течение первой четверти периода вращения сосуда 1 с первого выхода устройства управления 21 на вторые входы коммутаторов 12-16 поступают сигналы

11268 управления. Вследствие этого источник питания 1.1 подключается к пер.вому источнику света 6, а фотоприемник 7 — к первому входу устройства регистрации 22. Излучатель 5 содер- 5 жит четыре источника света, равномерно расположенных по окружности и наклоненных к плоскости торца цилиндра сосуда l под углом(.

В течение второй четверти периода вращения сосуда 1 по сигналу со вто- рого выхода устройства управления

21 подается питание только на второй источник света оптического излучателя 5 (через коммутатор 13), а фотоприемник 7 подключается через коммутатор 1 7 на второй вход устройства регистрации 22.

В течение третьей и четвертой чет. вертей периода вращения работают со- 2О ответственно третий и четвертый источники света, коммутируемые соответственно по сигналам с третьего и четвертого выходов устройства управления 21 коммутаторами 14 и 15, а фо. 2 топриемник 7 подключается соответст-. венно к третьему и четвертому входам устройства регистрации 22 с помощью коммутаторов 18 и 19.

Устройство регистрации суммирует ЗО сигналы, поступающие на его входы.

Устройство управления работает следующим образом.

Каждый импульс с приемника 10 поступает на вход 25 устройств управления. Импульсы от генератора 20 поступают на вход 23, после деления частоты их следования в делителе 24 на четыре они поступают на вход пре. образователя 27 и далее в виде па- -4p раллельного кода — на первые входы мультиплексора 31. С поступлением импульса от вхрда 25 и формирования заданных его параметров формировате" лем 26 осуществляется обнуление выход- 45 ных сигналов преобразователей 32 и

79 е

Ф

35 и подготовка преобразователя 27 (обнуляются показания счетчика 29 при сохранении информации на выходе регистра 30). Одновременно на выходе

38 появляется сигнал. Затем преобразователь 32 производит преобразование последовательности импульсов, поступающих на его первый вход, в параллельный двоичный код„ который поступает на вторые входы мультиплексора

3l. При этом емкость счетчика 34 этого преобразователя выбрана такой, что она равна четвертой части числа импульсов, заполняющих интервал между двумя импульсами на входе 25.

Вследствие этого через T/4, где Т— интервал между двумя импульсами на входе 25, с выхода мультиплексора 31 снимается сигнал, по которому состоя. ние преобразователя 32 обнуляется, а на первом выходе преобразователя 35, т.е. на выходе 39 появляется импульс.

Преобразователь 32 начинает преобразование аналогично рассмотренному и через Т/2 от момента появления импульса на выходе формирователя 26 на выходе мультиплексора 31 снова появляется сигнал. Далее работа устройства управления повторяется, в результате чего последовательно формируются сигналы на выходах 40 и 41.

С поступление второго импульса от входа 25 происходит обнуление выходов преобразователей 32 и 35, а в преобразователе 27 — обновление информации, т.е. состояние счетчика 29 переносится. в регистр 30 и затем этот код поступает на первые входы мультиплексора 31, где хранится в течение времени Т. Затем цикл работы повторяется.

Таким образом, изобретение позволяет снизить погрешности, обусловленные ускоренным перемещением акселерометра в направлении, ортогональ ном его измерительной оси.

1126879

1126879

27

ВКИИПИ Эаказ 8685/34

Тираж 822 Подписное

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