Устройство для измерения ускорений

 

Использование: приборостроение, измерение вибрационных и линейных ускорений . Сущность изобретения: акселерометр содержит измерительный мост 3, одно плечо которого образовано полуобмотками 4 дифференциального индуктивного датчика. Выход измерительного моста 3 подключен к схеме обработки выходного сигнала, в состав которой введены схема выборки и хранения 8 и схема выделения конца импульса 9. 2 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Р 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а

@ = итеа =,о..а ъ Г .

, („.

»иа;т. ) ..: .Ф„, ., ) т" т тут м

:рту тФ й.д -. ь;- «т у» .. В „.4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808330/10 (22) 14.02.90 (46) 15.07.92. Бюл. % 26 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) В.И.Городнов и О.И.Широкова. (56) Техническое описание виброизмерительной аппаратуры ВИ6-6ТН. Тарту, 1973.

Авторское свидетельство СССР М 917091, кл. G 01 Р 15/08, 1979.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вибрационных и линейных ускорений.

Известно устройство для измерения линейных ускорений, содержащее последовательно включенные преобразователь питания с выходным трансформатором, дифференциальный индуктивный датчик, включенный в одно из плеч измерительного моста, демодулятор, фильтр низких частот и усилитель постоянного тока.

Недостатком данного устройства является низкая виброустойчивость, когда искажения полезного выходного сигнала проходят напрямую через демодулятор и приводят к значительной погрешности. измерений.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения ускорений, содержащее преобразователь питания с выходным трансформатором, измерительный мост, одно плечо которого образовано полуобмотками дифференциального ийдуктивного датчика, а второе плечо — резистивным делителем, усилитель переменного

ÄÄ5UÄÄ 1748073 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЙ (57) Использование.. приборостроение, измерение вибрационных и линейных ускорений. Сущность изобретения . акселерометр . содержит измерительный мост 3, одно плечо которого образовано полуобмотками 4 дифференциального индуктивного датчика.

Выход измерительного моста 3 подключен к схеме обработки выходного сйгнала, в состав которой введены схема выборки и хранения 8 и схема выделения конца импульса 9. 2 ил, напряжения, синхронный ключевой демодулятор на операционном усилителе и управляемый ключ в цепи неинвертирующего входа операционного усилителя, фильтр низких частот и усилитель постояййого тока.

Недостатком укаэанного устройства является низкая помехоустойчивость, вызываемая пэразитными реактивными параметрами дифференциального индуктивного р датчика, Большое влияние на точность измерения оказывают в первую очередь паразитные емкости, образованные как в самом индуктивном датчике — межвитковая ем- 4 кость, так и на выходе его — емкость соеди- (д нительной линии связи.

Эти ларазитиме емкости образуют с ра- )5» бочей индуктивностью резонансные контура, которые, возбуждаясь, накладываются на полезный выходной сигнал индуктивного датчика.

Выходные сигналы индуктивного датчика при отсутствии паразитных емкостей, имеющего реальные параэитные конструктивные емкости, представлены на фиг.1а и б. t748073

35

Целью изобретения является повышение точности измерения ускорений за счет исключения влияния паразитных наводок.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразователь питания с выходным трансформатором, измерительный мост, одно плечо которого образовано полуобмотками дифференциального индуктивного датчика, а второе плечо — резистивным делителем, усилитель переменного напряжения, подключенный к синхронному ключевому демодулятору, последовательно соединенные фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока, введены схема выделения конца импульса и схема выборки и хранения, состоящая из управляющего ключа и конденсатора памяти, причем выход усилителя переменного напряжения соединен с входом схемы выборки и хранения, выход которой соединен с входом фильтра низкой частОты, а управляющее напряжение на схему выборки и хранения подается со схемы выделения конца импульса, вход которой соединен с обмоткой выходного трансформатора.

На фиг.2 приведена схема предлагаемого устройства, Устройство для измерения ускорений содержит преобразователь 1 с выходным трансформатором 2, измерительный мост 3, одно плечо которого образовано полуобмотками дифференциального индуктивного датчика 4, а второе плечо — реэистивным делителем 5, усилитель переменного напряжения 6, синхронный ключевой демодулятор 7, схему выборки и хранения 8, схему выделения конца импульса 9, последовательно соединенные фильтр нижних частот

10 и усилитель постоянного тока 11.

Измерительный мост 3 запитан от вторичной обмотки трансформатора 2 преобразователя 1, выход измерительного моста 3 соединен с входом усилителя переменного напряжения 6, выход которого соединен с синхронным ключевым демодулятором 7, управление которого осуществляется с трансформатора 2, и схемой выборки и хранения 8, управление которой осуществляетФ ся схемой выделения конца импульса 9, вход которой соединен с трансформатором

2. Выход схемы выборки и хранения 8 соединен с входом фильтра нижних частот 10.

Устройство для измерения ускорений работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии линейных или вибрационных ускорений ве-, личины индуктивного сопротивления полуобмоток датчика 4 равны, измерительный мост сбалансирован и выходное напряжение измерительного моста 3 равно нулю, 25

Ю

Соответственно, равны нулю исходное напряжение усилителя переменного напряжения

6, синхронного ключевого демодулятора 7, схемы выборки и хранения 8, фильтра нижних частот 10, усилителя постоянного тока 11. При наличии ускорения якорь индуктивного датчика под действием сил инерции смещается, изменяются в противоположные стороны значения индуктивных сопротивлений полуобмоток датчика 4 и баланс измерительного моста 3 нарушается, в результате чего на выходе моста появляется переменное напряжение, величина которого в пределах линейной рабочей эоны датчика пропорциональна величине ускорения; частота напряжения равна опорной частоте преобразователя 1, а фаза изменяется на 180 при изменении направления ускорения.

Переменное напряжение с выхода измерительного моста 3 усиливается усилителем переменного напряжения 6 и подается на синхро нный ключевой демодулятор 7 и схему выборки и хранения 8, управление которой сфазировано с опорным напряжением. Управляющий ключ схемы выборки и хранения 8 открывается и выходное напряжение усилителя переменного напряжения

6 заряжает конденсатор памяти схемы выборки и хранения 8, Открывание управляющего ключа схемы выборки и хранения 8 происходит в момент окончания периода опорного напряжения преобразователя, когда колебательные процессы паразитных контуров индуктивного датчика 4 уже закончились или имеют допустимую для нормального функционирования последующих узлов величину, Выходное напряжение со схемы выборки и хранения 8 поступает на фильтр нижних частот 10, который формирует частотный диапазон и далее на усилитель постоянного тока 11 для формирования амплитудного диапазона устройства для измерения ускорений.

Таким образом, введя схему выделения конца импульса 9 и схему выборки и хранения 8 и используя положительные свойства синхронного демодулятора, исключаем влияние паразитных помех, которые присутствуют во входном сигнале индуктивного датчика.

B предлагаемом устройстве для измерения ускорений по сравнению с прототипом достигается повышение точности измерений за счет использования схемы выделения конца импульса, схемы выборки и хранения, которые исключают иэ информативного сигнала колебательные процессы паразитных контуров, и пропускают на фильтр нижних частот сигнал, пропорциональный измеряемому ускорению.

1748073

Формула изобретения

Устройство для измерения ускорений, содержащее преобразователь напряжения с выходным трансформатором, соединенный с измерительным мостом, включающим 5 в себя реэистивный делитель и дифференциальный индуктивный датчик, к выходу которого подключен усилитель переменного напряжения, соединенный выходом с синхронным демодулятором; последовательно 10 соединенные фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности; в него введены схема выборки и хранения, включающая в себя управляемый ключ и запоминающий конденсатор и подключенная входом к выходу усилителя переменного напряжения, а выходом — к фильтру нижних actor,-и схема "выделений конца импульса, вход которой соедийен с выходным трансформатором, а выход — с управляю@им входом схемы выборки и хранения, 1748073

Составитель В.Костин

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор Н,Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2502 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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