Устройство для измерения ускорений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет компенсации температурной погрешности. Цель достигается за счет введения в индуктивный датчик дополнительных вторичных полуобмоток 11, включенных согласно. При изменении температуры нарушается баланс моста 3 и изменяется выходное напряжение встречных полуобмоток 11 и схемы 13 вычитания , с которой это напряжение подается на дополнительный вход усилителя 10 постоянного тока, выполняющего функцию сумматора. Таким образом на выходе усилителя 10 напряжение не меняется при изменении температуры. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 Р 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (61) 917091 (21) 4771183/10 (22) 19.12.89 (46) 30.05.92, Бюл, ¹ 20 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) В.И,Городнов и О.И.Широкова (53) 531.768(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹917091,,кл,,G 01 P 15/08, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, Целью изобретения является

„„542 „„1 73735О А2 повышение точности измерений за счет компенсации температурной погрешности, Цель достигается за счет введения в индуктивный датчик дополнительных вторичных полуобмоток 11, включенных согласно. При изменении температуры нарушается баланс моста 3 и изменяется выходное напряжение встречных полуобмоток 11 и схемы 13 вычитания, с которой это напряжение подается на дополнительный вход усилителя 10 постоянного тока, выполняющего функцию сумматора. Таким образом на выходе усилителя 10 напряжение не меняется при изменении температуры. 1 ил.

1737350

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорений в условиях воздействия широкого диапазона температур, В основном авт. св. N 917091 устройство для измерения ускорений содержит преобразователь с выходным трансформатором, измерительный мост, одно плечо которого образовано полуобмотками дифференциального датчика, а другое плечо — резистивным делителем, усилитель переменного напряжения, синхронный ключевой демодулятор на операционном усилителе и управляемый ключ в цепи неинвертирующего входа операционного усилителя, последовательно соединенные фильтр низких частот и усилитель постоянного тока.

Недостатком указанного устройства является низкая точность измерения при воздействии температуры, обусловленная температурной нестабильностью напряжения питания и конструктивных элементов дифференциального датчика.

Целью изобретения является повышение точности измерений в широком диапазоне температур за счет компенсации температурной погрешности, Цель достигается тем, что в устройство по авт. св, N 917091 введены две вторичные полуобмотки индуктивности, включенные последовательно-согласно, выпрямительная схема, источник опорного напряжения, схема вычитания, сумматор, причем вторичные полуобмотки индуктивности соединены с выпрямительной схемой, схема вычитания соединена с источником опорного напряжения, выпрямительной схемой и усилителем постоянного тока, выполняющим функцию сумматора.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства, Устройство для измерения ускорений содержит преобразователь 1 с выходным трансформатором 2, измерительный мост 3, одно плечо которого образовано полуобмотками 4 дифференциального индуктивного датчика, а другое плечо — резистивным делителем 5, усилитель б переменного напряжения, синхронный ключевой демодулятор 7 на операционном усилителе и управляемый ключ 8 в цепи неинвертирующего входа операционного усилителя, последовательно соединенные фильтр 9 низких частот и усилитель 10 постоянного тока, выполняющий функцию сумматора, вторичные полуобмотки 11, выпрямительную схему 12, схему 13 вычитания, источник

14 опорного напряжения.

При воздействии ускорений воздушные зазоры магнитопроводов изменяются дифференциально (один — в сторону увеличения, другой — в сторону уменьшения), соответственно изменяются индуктивные сопротивления первичных полуобмоток 4

На выходе измерительного моста 3 формируется сигнал

U = U (1 ZL2 ) (1)

1 пZ1 а где Un — напряжение питания датчика;

ZL1,ZL2 — комплексные сопротивления полуобмоток ЬА2 соответственно.

На выходе вторичных полуобмоток 11 формируется сигнал

К1 ZL3 + K2 4

{2) — + и где Un — напряжение питания датчика;

К1, К2 — коэффициенты трансформации полуобмоток L2, L4 соответственно;

ZL1,ZL2,ZL3,ZL4 — комплексные сопротивления полуобмоток L1,L2,L2,L4 соответственно.

Первичные {L1,L2) 4 и вторичные {lg,L4) 11 полуобмотки находятся в одинаковых температурных условиях, однако изменение комплексных сопротивлений их (полуобмоток) от изменения температуры в силу конструктивных особенностей и поля допусков будет различно.

Таким образом, сигнал U1 будет нести информацию об измеряемом ускорении и температуре, а сигнал U2 несет информацию только о воздействии температуры на констуктивные элементы и материалы датчика.

Устройство для измерения ускорений работает следующим образом, В исходном состоянии при отсутствии линейных ускорений и в нормальных условиях применения (температурные) величины индуктивных полуобмоток 4 и 11 датчика равны, измерительный мост 3 сбалансирован и его выходное напряжение равно нулю.

Следовательно, равно нулю исходное напряжение демодулятора 7 и фильтра 9 низких частот. Выходное напряжение вторичных полуобмоток 11 датчика равно выходному напряжению источника 14 опорного напряжения. Следовательно, выходное напряжение схемы 13 вычитания и усилителя 10 постоянного тока, выполняющего функцию сумматора, равно нулю.

При изменении температуры окружающей среды нарушается баланс мостовой схемы 3 и на его выходе, выходе демодулятора 7 и выходе фильтра 9 низких частот появляется напряжение температурной ошибки. Одновременно с изменением вы1737350

30

50

Составитель В.Костин

Редактор Т.Лошкарева Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Бескид

Заказ 1887 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ходного напряжения измерительного моста

3 изменяется и выходное напряжение вторичных полуобмоток 11 датчика, и выходное напряжение схемы 13 вычитания.

Таким образом, на усилитель 10 постоянного тока, выполняющий функцию сумматора, подаются два взаимно компенсирующих напряжения, пропорциональных изменению температуры окружающей среды. В результате на выходе усилителя 10 постоянного тока, выполняющего функцию сумматора, выходное напряжение не изменится при изменении температуры окружающей среды.

В предложенном устройстве для измерения ускорений по сравнению с известным достигается повышение точности измерения за счет введения вторичных полуобмоток, которые несут информацию о воздействии температуры (температурной ошибки), и исключения ошибки из исходного напряжения устройства. B результате появляется возможность использования устройства для измерения ускорений при значительных изменениях температуры ок5 ружающей среды.

Формула изобретения

Устройство для измерения ускорений по авт, св. М 917091, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности изме10 рений за счет компенсации температурной погрешности, в него введены источник опорного напряжения и последовательно соединенные выпрямитель и блок вычитания, выход которого подключен к дополни15 тельному входу усилителя постоянного тока, . а другой вход — к выходу источника опорного напряжения, при этом дифференциальный индуктивный датчик выполнен с дополнительными вторичными полуобмотками, 20 включенными согласно и подключенными к входу выпрямителя.