Способ измерения линейных ускорений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении ускорений. Сущность: для измерения линейных ускорений компенсационным акселерометром с аналого-цифровым преобразователем со входным интегрирующим конденсатором повышают дискретность его выходной информации при помощи дополнительных входных компараторов преобразователя. Одновременно повышают помехозащищенность при помощи RC-фильтра, включенного между выходом аналоговой части акселерометра и входом преобразователя. При этом импульс эталонного разряжающего тока подают на входной интегрирующий конденсатор преобразователя при достижении на нем напряжения величиной, равной отношению произведения эталонного тока и эталонного времени к сумме величин емкостей входного интегрирующего конденсатора аналого-цифрового преобразователя и конденсатора RC-фильтра. Кроме того, дополнительные информационные выходные импульсы формируют при достижении на входном конденсаторе части этого напряжения, пропорциональной отношению порядкового номера дополнительного компаратора к общему числу компараторов. При этом выходную частоту акселерометра в режиме его калибровки делят в n число раз, равное общему количеству компараторов. Затем измеряют средний период поделенной части за время проведения калибровки и делят полученное значение на число n. Технический результат: повышение точности измерения ускорения за счет исключения составляющей погрешности, обусловленной неравномерностью выставки уровней срабатывания дополнительных компараторов. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении ускорений.

Предлагаемое решение усовершенствует описанный в авт.св. №1839979 способ измерения линейных ускорений компенсационным акселерометром с аналого-цифровым преобразователем со входным интегрирующим конденсатором путем повышения дискретности его выходной информации при помощи дополнительных входных компараторов преобразователя при одновременном повышении помехозащищенности при помощи RC-фильтра, включенного между выходом аналоговой части акселерометра и входом преобразователя, причем с целью повышения точности при измерении малых ускорений импульс эталонного разряжающего тока на входной интегрирующий конденсатор преобразователя подают при достижении на нем напряжения величиной, равной отношению произведения эталонного тока и эталонного времени к сумме величин емкостей входного интегрирующего конденсатора аналого-цифрового преобразователя и конденсатора RC-фильтра, в то время как дополнительные информационные выходные импульсы формируют при достижении на входном конденсаторе части этого напряжения, пропорциональной отношений порядкового номера дополнительного компаратора к общему числу компараторов.

Недостатком указанного способа является то, что при его использовании имеет место существенная величина погрешности измерения ускорения, обусловленная погрешностью при калибровке за счет неравномерности выставки уровней срабатывания дополнительных компараторов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерения ускорения за счет исключения при калибровке величины погрешности, обусловленной неравномерностью выставки уровней срабатывания дополнительных компараторов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения линейных ускорений по авт.св. №1839979 выходную частоту акселерометра в режиме его калибровки делят в число раз n, равное общему количеству компараторов, измеряют средний период поделенной частоты за время проведения калибровки и делят подученное значение на число n.

Среди известных авторам технических решений не обнаружена предлагаемая совокупность новых признаков, которая позволяет повысить точность измерения ускорения за счет исключения погрешности при калибровке, обусловленной неравномерностью выставки уровней срабатывания дополнительных компараторов.

Таким образом, по мнению авторов, предложенный способ соответствует критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ предусматривает проведение следующих операций:

1. Устанавливают акселерометр в положение его калибровки.

2. Выходную частоту акселерометра делят в n число раз, равное общему количеству компараторов.

3. Определяют средний период выходной частоты акселерометра после деления в n число раз по операции 2.

4. Вводят в бортовой вычислительный комплекс значение периода выходной частоты, определенное по операции 3 и поделенное в n число раз, использованное по операции 2.

5. После окончания калибровки прекращают деление выходной частоты акселерометра по операции 2 и далее проводят операции согласно способу по авт.св. №1839979.

На чертеже приведена диаграмма, поясняющая формирование импульсов выходной частоты акселерометра при общем числе компараторов, равном четырем.

На временной оси а) представлена диаграмма изменения напряжения на входном интегрирующем конденсаторе аналого-цифрового преобразователя, на которой вертикальными штрихами условно показаны моменты формирования выходных импульсов.

На временной оси б) представлена диаграмма расположения выходных импульсов.

На временных осях в), г), д), е) представлены диаграммы выходных импульсов, формируемых по сигналу с определенных компараторов с уровнями срабатывания U₁, U₂, U₃ и U₄ соответственно.

Как видно из чертежа (диаграммы на временных осях а), б), имеет место существенная неравномерность следования выходных импульсов, обусловленная неравномерностью выставки уровней срабатывания дополнительных компараторов, которая определяется:

- погрешностью из-за дискретности регулировочных элементов,

- нестабильностью источников питания,

- нестабильностью порогов срабатывания компараторов в диапазоне температур.

Величина погрешности периодов следования выходных импульсов относительно среднего значения достигает 10%.

В тоже время периоды следования импульсов, вырабатываемых с выхода акселерометра по сигналам с одноименных компараторов в каждом цикле работы аналого-цифрового преобразователя (диаграммы на временных осях в), г), д), е)), равны между собой и неизменны с точностью до одного такта квантования работы преобразователя.

Последовательность импульсов с периодом следования, не зависящим от неравномерности выставки уровней срабатывания дополнительных компараторов, реализуется путем деления выходной частоты в n число раз, равное общему числу компараторов (для случая, приведенного на чертеже, число n равно 4).

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ позволяет исключить при проведении калибровки составляющую погрешности, обусловленную неравномерностью выставки срабатывания дополнительных компараторов, и тем самым повысить точность измерения ускорения.

Формула изобретения

Способ измерения линейных ускорений по авт. св. №1839979, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения ускорения за счет исключения составляющей погрешности, обусловленной неравномерностью выставки уровней срабатывания дополнительных компараторов, выходную частоту акселерометра в режиме его калибровки делят в n число раз, равное общему количеству компараторов, измеряют средний период поделенной части за время проведения калибровки и делят полученное значение на число n.

РИСУНКИ