Акселерометр компенсационного типа

 

Использование: приборы для инерциальной навигации акселерометры. Сущность изобретения: для повышения точности измерений в акселеметре, содержащем чувствительный элемент 2 с обмоткой датчика силы 3, усилитель 1 обратной связи, компенсатор температурного изменения масштабного коэффициента выполнен в виде активного двухполюсника 4 с отрицательным входным сопротивлением. 1 ил.

Изобретение относится к точному машиностроению и приборостроению и может быть использовано во всех отраслях хозяйства, связанных с разработкой и изготовлением измерителей компенсационного типа.

Известны акселерометры компенсационного типа, в звено обратной связи которых вводятся компенсаторы температурного изменения масштабного коэффициента акселерометра [1] Для уменьшения температурных погрешностей включают электрический или магнитный шунт. При использовании электрического шунта параллельно обмотке датчика силы включают шунтирующее электрическое сопротивление из материала с большим положительным температурным коэффициентом. Схема использования электрического шунта позволяет более точно подобрать компенсацию температурного изменения масштабного коэффициента в силу более простого монтажа и демонтажа терморезистивного шунта по сравнению с термомагнитным шунтом.

Известная схема компенсатора с включением электрического шунта параллельно обмотке датчика силы обладает существенной нелинейностью и при сравнительно больших изменениях температуры не дает точного результата при измерениях.

Целью настоящего изобретения является увеличение точности компенсации температурного изменения масштабного коэффициента акселерометра при значительных изменениях температуры окружающей среды.

Для достижения этой цели в известной схеме компенсации электрический шунт, выполненный в виде резистора с большим температурным коэффициентом изменения сопротивления, заменяется на активный двухполюсник с отрицательным входом сопротивления, вход которого шунтирует обмотку датчика силы.

В качестве активного двухполюсника с отрицательным входным сопротивлением может быть использован преобразователь активного сопротивления, построенный на операционном усилителе. Использование в качестве электрического шунта активного двухполюсника с отрицательным входным сопротивлением является существенным отличительным признаком, позволяющим значительно повысить точность компенсации акселерометра по сравнению с известными схемами.

На чертеже изображена блок-схема акселерометра с компенсатором, выполненным в виде активного двухполюсника с отрицательным входным сопротивлением.

Акселерометр компенсационного типа включает в себя усилитель 1 обратной связи, чувствительный элемент 2 с обмоткой датчика силы 3, активный двухполюсник 4 с отрицательным входным сопротивлением, равным по величине сопротивлению резистора R, шунтирующего выход двухполюсника 4, измеритель тока 5.

Опишем работу компенсатора изменения тока обратной связи I от температуры Т. Величина тока в измерительной цепи акселерометра i_к= i1- где i ток обратной связи, протекающий в обмотке датчика силы; i_k ток обратной связи, протекающий в измерительной цепи акселерометра; r сопротивление обмотки датчика силы; R сопротивление отрицательного резистора (входное сопротивление двухполюсника). Преобразуем зависимость с учетом того, что i i_o(1+K Θ); r r_o(1+ α˙Θ); R const, i_к= i1- (1+KΘ)1- При компенсации с точностью до линейных членов имеем: K ·α i_к= i1- (1-K²Θ²) Величина температурной погрешности акселерометра δi_к= K²Θ² где i_o ток обратной связи в обмотке датчика силы при начальной температуре;
K коэффициент температурного изменения масштабного коэффициента акселерометра;
r_o сопротивление обмотки датчика силы при нормальной температуре;
α- коэффициент температурного изменения сопротивления обмотки датчика силы;
Θ- отклонение текучего значения температуры от начального значения.

Использование акселерометра с предлагаемой схемой построения компенсатора позволит существенно снизить требования к изменению температуры окружающей среды с сохранением точности или существенно повысить точность измерения при тех же изменениях температуры окружающей среды.

Формула изобретения

АКСЕЛЕРОМЕТР КОМПЕНСАЦИОННОГО ТИПА, содержащий чувствительный элемент с обмоткой датчика силы, усилитель обратной связи, выходы которого через измеритель тока связаны с обмоткой датчика силы, комперсатор температурного изменения масштабного коэффициента, подключенный параллельно обмотке датчика силы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, компенсатор выполнен в виде активного двухполюсника с отрицательным входным сопротивлением.

РИСУНКИ

Рисунок 1