Акселерометр



Акселерометр
Акселерометр
Акселерометр

 


Владельцы патента RU 2481588:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)

Изобретение предназначено для использования в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации. Акселерометр, содержащий чувствительный элемент, датчик угла, выход которого соединен с одним из входов генератора несущей частоты, отрицательную обратную связь, реализованную с выхода синхронного JK-триггера на вход датчика момента через последовательно соединенные по информационным входам пары ждущих синхронных генераторов, асинхронный RS-триггер, прецизионный релейный элемент, выход которого соединен с входом датчика момента, два эммитерных повторителя, два реверсивных двоичных счетчика, три двоичных умножителя, а также дополнительный усилитель, нелинейный элемент и фильтр с передаточной функцией (где T1 - постоянная времени фильтра, s - оператор преобразования Лапласа), причем вход дополнительного усилителя соединен с выходом датчика угла, а выход - с входом первого эммитерного повторителя через нелинейный элемент (усилитель с насыщением) и фильтр. Отличительной особенностью изобретения является то, что акселерометр работает в автоколебательном режиме и измеряемое ускорение пропорционально цифровому коду, которое не зависит от динамических свойств устройства, что и позволяет повысить точность и расширить полосу пропускания. 3 ил.

 

Акселерометр предназначен для применения в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации. Изобретение может найти применение в приборах измерения механических величин компенсационного типа.

Известно устройство для измерения ускорений (АС №742801, опубл. в БИ №23, 1980), содержащее чувствительный элемент, датчик угла, интегрирующий усилитель обратной связи, датчик момента, дополнительный интегрирующий усилитель, электронный ключ, пороговый элемент. Причем первый выход датчика угла подключен через интегрирующий усилитель обратной связи к датчику момента, а второй выход датчика угла через пороговый элемент и дополнительный интегрирующий усилитель подключен к управляющему входу электронного ключа.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения, так как выбор коэффициента усиления в жесткой отрицательной обратной связи ограничен условием устойчивости системы.

Наиболее близким по техническому решению является устройство для измерения ускорений (пат. RU №2171995 МПК7 G01P 15/13, 2002), содержащее чувствительный элемент, датчик угла, усилитель и датчик момента, включенный в обратную связь, в которую введены последовательно соединенные по информационным входам к выходу усилителя первый эммитерный повторитель, синхронный JK-триггер, два ждущих синхронных генератора, асинхронный RS-триггер, прецизионный релейный элемент, выход которого соединен с входом датчика момента, причем выход усилителя соединен со вторым входом синхронного JK-триггера через инвертор и второй эммитерный повторитель. Второй вход датчика момента соединен с выходом прецизионного релейного элемента через сглаживающий фильтр. Ко второму выходу асинхронного RS-триггера последовательно подключены по информационным входам две схемы совпадения, первый реверсивный двоичный счетчик, итоговый регистр первого двоичного счетчика, преобразователь цифровой информации в прямой код, первый двоичный умножитель, преобразователь цифровой информации в прямой код, второй реверсивный двоичный счетчик, выход которого соединен с первым входом третьего двоичного умножителя. Первый вход третьего двоичного умножителя соединен с выходами схемы совпадения через последовательно соединенные схемы «ИЛИ», суммирующий двоичный счетчик, итоговый регистр суммирующего двоичного счетчика, второй двоичный умножитель. Выход третьего двоичного умножителя соединен со вторым входом второго реверсивного двоичного счетчика. Кроме того, устройство содержит кварцевый генератор, соединенный с устройством распределения синхроимпульсов, выход которого соединен со вторыми входами двух ждущих синхронных генераторов, схем совпадения, первого реверсивного двоичного счетчика, итогового регистра первого реверсивного двоичного счетчика, второго реверсивного двоичного счетчика, первого и второго двоичного умножителя. В устройство введены генератор несущей частоты и последовательно подключенные к его выходу фазосдвигающая цепь, устройство сравнения (компаратор), формирователь длительности импульса, выход которого соединен с третьим входом синхронного JK-триггера. Выход генератора несущей частоты соединен со вторым входом датчика угла, выход которого соединен с входом усилителя через полосовой фильтр. Выход второго двоичного умножителя является выходом относительного цифрового кода устройства.

Недостатком устройства является малая полоса пропускания, невысокое быстродействие и малый коэффициент усиления по разомкнутому контуру. Перечисленные факторы определяют точность в установившемся режиме.

Технической задачей настоящего изобретения является расширение полосы пропускания и повышение точности акселерометра.

Поставленная цель достигается тем, что в акселерометр, содержащий чувствительный элемент, датчик угла, вход которого соединен с одним из выходов генератора несущей частоты, отрицательную обратную связь, реализованную с выхода синхронного JK-триггера на вход датчика момента через последовательно соединенные по информационным входам пары ждущих синхронных генераторов, асинхронный RS-триггер, прецизионный релейный элемент, выход которого соединен с входом датчика момента, и второй вход датчика момента соединен с выходом прецизионного релейного элемента через сглаживающий фильтр, а также первый и второй эммитерные повторители соединенные с входом синхронного JK-триггера, причем вход второго эммитерного повторителя соединен с выходом инвертора, кроме того, второй выход асинхронного RS-триггера соединен с входом второго двоичного реверсивного двоичного счетчика последовательно по информационным входам через две схемы совпадения, первый реверсивный двоичный счетчик, итоговый регистр первого двоичного счетчика, преобразователь цифровой информации в прямой код, первый двоичный умножитель, и первый вход третьего двоичного умножителя соединен с выходами схем совпадения через последовательно соединенные схему «ИЛИ», суммирующий двоичный счетчик, итоговый регистр суммирующего двоичного счетчика, второй двоичный умножитель, и выход третьего двоичного умножителя соединен со вторым входом второго реверсивного двоичного счетчика, один из выходов второго реверсивного двоичного счетчика соединен с одним из входов третьего двоичного умножителя, кроме того, кварцевый генератор соединен с устройством распределения синхроимпульсов, выходы которого соединены со вторыми входами пары ждущих синхронных генераторов, пары схем совпадения, первого и второго реверсивного двоичного счетчиков, суммирующего двоичного счетчика, итогового регистра первого реверсивного двоичного счетчика, первого, второго и третьего двоичного умножителя, генератор несущей частоты соединен последовательно с третьим входом синхронного JK-триггера через фазосдвигающую цепь, компаратор, формирователь длительности импульса, и выход второго реверсивного двоичного счетчика является выходом относительного цифрового кода устройства, введены дополнительный усилитель, нелинейный элемент и фильтр с передаточной функцией (где Т1 - постоянная времени фильтра, s - оператор преобразования Лапласа), причем вход дополнительного усилителя соединен с выходом датчика угла, а выход - с входом первого эммитерного повторителя через нелинейный элемент (усилитель с насыщением) и фильтр.

Введение в акселерометр дополнительного усилителя нелинейного элемента с насыщением и фильтра с передаточной функцией (где Т1 - постоянная времени фильтра, s - оператор преобразования Лапласа) позволяет увеличить коэффициент передачи по разомкнутому контуру, повысить точность и расширить полосу пропускания. Реализация насыщения используется для улучшения синхронизации, т.к. дополнительный усилитель, нелинейный элемент и фильтр введены в отрицательную обратную связь, реализованную с выхода датчика угла на вход датчика моментов. Изменяя степень насыщения можно обеспечить избыток фазы. Включение в акселерометр: прецизионного релейного элемента, асинхронного RS-триггера, реверсивных двоичных счетчиков, итоговых регистров, преобразователя цифровой информации в цифровой код, двоичных умножителей позволяет реализовать автоколебательный режим. Измеряемое ускорение акселерометром будет пропорционально относительному цифровому коду, который не зависит от динамических свойств устройства, что позволяет также повысить точность (пат. №2171995, Р 15/13, 2002).

На фиг 1. изображена функциональная схема предлагаемого акселерометра; на фиг.2 - структурная схема; на фиг.3 - результаты моделирования акселерометра и прототипа.

Акселерометр содержит чувствительный элемент 1, угловое положение которого определяется датчиком угла 2. Обмотка возбуждения датчика угла 2 соединена с выходом генератора несущей частоты 3. Выход датчика угла 2 соединен с входом дополнительного усилителя 4, выход которого соединен с входом нелинейного элемента 5 (в качестве нелинейного элемента используется усилитель с насыщением). Выход нелинейного элемента 5 соединен с входом фильтра 6 с передаточной функцией (где Т1 - постоянная времени фильтра, s - оператор преобразования Лапласа). Выход фильтра 6 соединен с входом первого эммитерного повторителя 7 и с входом инвертора 8. Выход инвертора 8 соединен с входом второго эммитерного повторителя 9. Один из выходов генератора несущей частоты 3 соединен с входом фазосдвигающей цепи 10, выход которой соединен с входом компаратора 11. Выход компаратора 11 соединен с входом формирователя длительности импульсов несущей частоты 12. Первые и вторые входы универсального синхронного JK-триггера 13 соединены с выходами первого и второго эммитерных повторителей 7 и 9. Третий вход синхронного JK-триггера 13 соединен с выходом формирователя длительности импульса несущей частоты 12. Первый и второй выходы JK-триггера 13 соединены с входами ждущих синхронных генераторов 14 и 15, другие входы 14 и 15 соединены с выходом устройства распределения синхроимпульсов 16, вход которого соединен с выходом кварцевого генератора 17. Выходы ждущих синхронных генераторов 14 и 15 соединены с входами асинхронного RS-триггера 18. Первый выход асинхронного RS-триггера 18 соединен с входом прецизионного релейного элемента 19, выход которого соединен с входом датчика моментов 20, второй вход 20 соединен с выходом сглаживающего фильтра 21, соединенного с входом прецизионного релейного элемента 19. Второй выход асинхронного RS-триггера 18 соединен с первыми входами схем совпадения (схемы «И») 22 и 23. Вторые входы схем совпадения 22 и 23 соединены с выходами устройства распределения синхроимпульсов 16. Выходы схем совпадения 22 и 23 соединены с первым и вторым входами первого реверсивного двоичного счетчика 24, третий вход первого реверсивного двоичного счетчика 24 соединен с выходом устройства распределения синхроимпульсов 16. Первый вход итогового регистра первого реверсивного двоичного счетчика 25 соединен с выходом первого реверсивного двоичного счетчика 24, а его второй вход соединен с выходом устройства распределения синхроимпульсов 16. Выход итогового регистра первого реверсивного двоичного счетчика 25 соединен с входом преобразователя цифровой информации в прямой код 26, а его выход с первым входом первого двоичного умножителя 27. Второй вход первого двоичного умножителя 27 соединен с выходом устройства распределения синхроимпульсов 16. Выход первого двоичного умножителя 27 соединен с первым входом второго реверсивного двоичного счетчика 28. Первые и вторые выходы схем совпадения 22 и 23, помимо соединения с соответствующими входами первого реверсивного двоичного счетчика 24, соединены по информационным входам со схемой сложения (схема «ИЛИ») 29. Выход схемы сложения 29 соединен с входом суммирующего двоичного счетчика 30. Выход суммирующего двоичного счетчика 30 соединен с входом итогового регистра суммирующего двоичного счетчика 31. Выход итогового регистра суммирующего двоичного счетчика 31 соединен с первым входом второго двоичного умножителя 32, выход которого соединен с первым входом третьего двоичного умножителя 33. Вторые входы суммирующего двоичного счетчика 30, итогового регистра суммирующего двоичного счетчика 31, второго двоичного умножителя 32, третьего двоичного умножителя 33 соединены с выходом устройства распределения синхроимпульсов 16. Выход второго реверсивного двоичного счетчика 28 соединен со вторым входом третьего двоичного умножителя 33, и выход третьего двоичного умножителя 33 соединен со вторым входом второго реверсивного двоичного счетчика 28.

Внутреннее содержание блоков, реализующих акселерометр, приведены в книгах: Майоров С.А., Новиков Г.И. «Принцип организации цифровых машин». Л.: Машиностроение. 1974, 432 с., Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники». М.: Мир. Т.1-3, 1993.

Работа акселерометра осуществляется следующим образом. Отклонение чувствительного элемента 1, вызванное действием ускорения, фиксируется датчиком угла 2 индукционного типа, обмотка возбуждения которого соединена с выходом генератора несущей частоты 3. Выходной сигнал с датчика угла 2 имеет фазу 0° или 180° относительно несущей частоты. Дополнительный усилитель 4 пропускает сигнал с датчика угла 2 на нелинейный элемент 5. На информационные JK входы универсального JK-триггера 13 сигнал должен подаваться в противофазе. Для этого сигнал по напряжению с нелинейного элемента 5 поступает на фильтр 6 с передаточной функцией (где T1 - постоянная времени фильтра, s - оператор преобразования Лапласа) и инвертируется на инверторе 8. Первые и вторые эммитерные повторители 7 и 9 обеспечивают согласование высокого выходного сопротивления с фильтра 6 и инвертора 8 с низкоомным входным сопротивлением информационных входов JK-триггера 13. Применение дополнительного усилителя 4, нелинейного элемента 5 и фильтра 6 улучшает синхронизацию и стабилизацию параметров акселерометра. Для определения фазы ускорения фазы сигналов с датчика 2 и генератора 3 сравниваются на JK-триггере 13, для работы которого необходимо подать на синхронный С-вход (третий вход) импульс определенной длительности. Формируют этот импульс фазосдвигающая цепь 10, компаратор 11 и формирователь длительности импульса несущей частоты 12. Фазосдвигающая цепь 10 обеспечивает сдвиг фазы гармонического сигнала несущей частоты на время задержки информационного сигнала при его прохождении через усилитель 4 и нелинейный элемент 5. Компаратор 11 выдает прямоугольные импульсы при превышении гармоническим сигналом заданного уровня. Требуемая длительность вырабатывается формирователем длительности импульса несущей частоты 12. Если фаза отклонения чувствительного элемента 1 совпадает с фазой генератора несущей частоты 3, то в момент подачи импульса несущей частоты JK-триггер 13 переходит в устойчивое состояние «1», в противном случае «0». Кварцевый генератор 17 вырабатывает прямоугольные, стабилизированные по частоте импульсы (f≥1 МГц), обеспечивающие требуемый фронт нарастания и спада сигнала. Устройство распределения синхроимпульсов 16 вырабатывает синхронизированные по времени управляющие синхроимпульсы, необходимые для работы компенсационного акселерометра. Ждущие синхронные генераторы 14 и 15, взводимые от JK-триггера 13, вырабатывают короткие (длительностью, определяемой частотой устройства распределения синхроимпульсов 16) импульсы, частота которых определяется частотой переключения JK-триггера 13. В зависимости от фазы отклонения чувствительного элемента 1 на асинхронный RS-триггер 18 подается импульс либо со ждущего синхронного генератора 14, либо 15, т.е. асинхронный RS-триггер 18 переключается с частотой JK-триггера 13. Входной сигнал с асинхронного RS-триггера 18 не может быть непосредственно подан на вход датчика момента 20 ввиду своей нестабильности по амплитуде. Для повышения стабильности импульс с асинхронного RS-триггера 18 подается на прецизионный элемент 19, осуществляющий стабилизацию сигнала по уровню. Выходной сигнал с прецизионного элемента 19 подается на один из входов датчика моментов 20, который возвращает чувствительный элемент 1 в исходное положение. В положительную обратную связь датчика моментов 20 включен сглаживающий фильтр 21, выделяющий постоянную составляющую входного сигнала с прецизионного элемента 19. На первые входы схем совпадения (схем «И») 22 и 23 подаются сигналы со второго выхода асинхронного RS-триггера 18, на другие - импульсы счета с устройства распределения синхроимпульсов 16. В зависимости от состояния асинхронного RS триггера 18 эти импульсы будут проходить либо на суммирующий (первый), либо на вычитающий (второй) вход реверсивного двоичного счетчика 24. По окончании периода колебания информация из счетчика (равная разности числа «положительных» и «отрицательных» импульсов) по сигналу с устройства распределения синхроимпульсов 16 (импульс на С-вход регистра) переписывается в итоговый регистр реверсивного двоичного счетчика 25. Следующим синхроимпульсом, с устройства распределения синхроимпульсов 16, на вход сброса R0 первый реверсивный двоичный счетчик 24 обнуляется. При этом положительная информация представляется в прямом коде, а отрицательная - в дополнительном. На выходе итогового регистра реверсивного двоичного счетчика 25 будет информация, равная разности интервалов. Информация с итогового регистра реверсивного двоичного счетчика 25 поступает на вход преобразователя цифровой информации в прямой код 26. С выхода 26 информация поступает на первый вход первого двоичного умножителя 27, на выходе которого число синхроимпульсов с устройства распределения синхроимпульсов 16 будет пропорционально цифровому коду. Синхроимпульсы с первого двоичного умножителя 27 поступают на суммирующий вход второго реверсивного двоичного счетчика 28. Информация с выхода второго реверсивного двоичного счетчика 28 является относительным цифровым кодом, и эта информация подается на второй вход третьего двоичного умножителя 33. Число импульсов с выхода третьего двоичного умножителя 33, пропорциональных цифровому коду, подается на вычитающий (второй) вход второго реверсивного счетчика 28. Выход второго реверсивного двоичного счетчика 28 является цифровым выходом компенсационного акселерометра. Для получения суммарного временного интервала, с выходов схем совпадения 22 и 23, на вход двоичного умножителя 33 последовательно введены: схема сложения 29, суммирующий двоичный счетчик 30, итоговый регистр суммирующего двоичного счетчика 31 и второй двоичный умножитель 32. Соответствующие входы 30, 31, 32, 33 соединены с выходом устройства распределения синхроимпульсов 16. Относительный цифровой код с выхода второго реверсивного двоичного счетчика 28 равен (пат. №2171995, Р 15/13, 2002)

, где x - входное воздействие, t1, t2, t - интервалы времени.

В предлагаемом акселерометре за счет включения в структуру: схем совпадения 22 и 23, двоичного умножителя 33, схемы сложения «ИЛИ» 29, суммирующего двоичного счетчика 30, второго итогового регистра суммирующего двоичного счетчика 31, второго двоичного умножителя 32, реверсивного двоичного счетчика 24, итогового регистра 25, преобразователя кода 26, двоичного умножителя 27 и реверсивного двоичного счетчика 28 осуществляется преобразование интервалов t1, t2, t в относительный цифровой код пропорциональный входному воздействию. Введение в структуру акселерометра дополнительного усилителя 4, нелинейного элемента 5 и фильтра 6, позволяет осуществить синхронизацию параметров, увеличить коэффициент передачи, быстродействие, расширить полосу пропускания и повысить точность измерения.

Технический результат был проверен путем моделирования акселерометра, которое осуществлено в соответствии со структурной схемой, представленной на фиг.2, и результаты моделирования приведены на фиг.3. Из анализа моделирования следует, что предлагаемый акселерометр (1), по сравнению с прототипом (2), имеет значительную полосу пропускания, значительное быстродействие и реализуемый относительный цифровой код, пропорциональный входному воздействию. Работа акселерометра устойчива при значительном коэффициенте по разомкнутому контуру.

Акселерометр, содержащий чувствительный элемент, датчик угла, вход которого соединен с одним из выходов генератора несущей частоты, отрицательную обратную связь, реализованную с выхода синхронного JK-триггера на вход датчика момента через последовательно соединенные по информационным входам пары ждущих синхронных генераторов, асинхронный RS-триггер, прецизионный релейный элемент, выход которого соединен с входом датчика момента, и второй вход датчика момента соединен с выходом прецизионного релейного элемента через сглаживающий фильтр, а также первый и второй эммитерные повторители, соединенные с входом синхронного JK-триггера, причем вход второго эммитерного повторителя соединен с выходом инвертора, кроме того, второй выход асинхронного RS-триггера соединен с входом второго двоичного реверсивного двоичного счетчика последовательно по информационным входам через две схемы совпадения, первый реверсивный двоичный счетчик, итоговый регистр первого двоичного счетчика, преобразователь цифровой информации в прямой код, первый двоичный умножитель, и первый вход третьего двоичного умножителя соединен с выходами схем совпадения через последовательно соединенные схему ИЛИ, суммирующий двоичный счетчик, итоговый регистр суммирующего двоичного счетчика, второй двоичный умножитель и выход третьего двоичного умножителя соединен со вторым входом второго реверсивного двоичного счетчика, один из выходов второго реверсивного двоичного счетчика соединен с одним из входов третьего двоичного умножителя, кроме того, кварцевый генератор соединен с устройством распределения синхроимпульсов, выходы которого соединены со вторыми входами пары ждущих синхронных генераторов, пары схем совпадения, первого и второго реверсивных двоичных счетчиков, суммирующего двоичного счетчика, итогового регистра первого реверсивного двоичного счетчика, первого, второго и третьего двоичных умножителей, генератор несущей частоты соединен последовательно с третьим входом синхронного JK-триггера через фазосдвигающую цепь, компаратор, формирователь длительности импульса, и выход второго реверсивного двоичного счетчика является выходом относительного цифрового кода устройства, отличающийся тем, что в него введены дополнительный усилитель, нелинейный элемент и фильтр с передаточной функцией

где T1 - постоянная времени фильтра, s - оператор преобразования Лапласа,
причем вход дополнительного усилителя соединен с выходом датчика угла, а выход - с входом первого эммитерного повторителя через нелинейный элемент (усилитель с насыщением) и фильтр.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в приборах компенсационного типа в системах стабилизации и навигации. .

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к компенсационным преобразователям линейного ускорения. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам корректировки коэффициента усиления емкостного элемента. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в интегральных акселерометрах и микрогироскопах с силовой компенсацией. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве элемента в системах стабилизации и навигации. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве элемента в системах стабилизации и навигации. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах измерения механических величин. .

Изобретение относится к области точного приборостроения, в частности к приборам измерения параметров движения летательных аппаратов, и может быть использовано при изготовлении прецизионных маятниковых компенсационных акселерометров.

Изобретение относится к области точного приборостроения, в частности к приборам измерения параметров движения летательных аппаратов, и может быть использовано при изготовлении маятниковых компенсационных акселерометров, предназначенных для измерения значительных линейных ускорений

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в микромеханических компенсационных акселерометрах. Чувствительный элемент содержит инерционную массу, упругие элементы, катушку обратной связи, проводящие дорожки для электрической связи катушек обратной связи со схемой управления, стеклянные обкладки, внешнюю рамку, с расположенными на ней площадками крепления к стеклянным обкладкам. Упругие элементы расположены по оси симметрии инерционной массы. Один конец которых закреплен с внешней рамкой, другой - с инерционной массой. На одной стороне инерционной массы закреплена катушка обратной связи, другая сторона инерционной массы является пластиной емкостного датчика угла. Магнитопровод с постоянными магнитами и катушками обратной связи образуют магнитную систему акселерометра. Соединение катушек обратной связи со схемой управления осуществляется проводящими дорожками, раположенными над упругими элементами, вдоль оси симметрии инерционной массы и оси крутильных колебаний упругих элементов. Изобретение позволяет повысить точность измерений. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в приборах компенсационного типа с дискретным выходом в системах стабилизации, навигации и наведения. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик угла, усилитель, фазовый детектор отрицательной обратной связи, интегрирующую отрицательную обратную связь с выхода компаратора на вход датчика момента через последовательно соединенные по информационным входам компаратор, преобразователь уровня, пару ждущих синхронных генераторов, реверсивный двоичный счетчик, схему сравнения, триггер, электронный ключ. Кроме того, введены фильтр с выхода схемы сравнения на вход триггера и аналого-цифровой преобразователь, пороговый элемент и интегратор с выхода фазового детектора отрицательной обратной связи на вход компаратора. Выход реверсивного двоичного счетчика является цифровым выходом компенсационного акселерометра. Введение в компенсационный акселерометр фильтра, интегратора, аналого-цифрового преобразователя, порогового элемента, и интегрирующей отрицательной обратной связи позволяет стабилизировать параметры компенсационного акселерометра, повысить точность измерения и расширить полосу пропускания за счет реализации в устройстве автоколебательного режима. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в приборах компенсационного типа с дискретным выходом в системах стабилизации, навигации и наведения. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик угла, усилитель, фазовый детектор отрицательной обратной связи, интегрирующую отрицательную обратную связь с выхода компаратора на вход датчика момента через последовательно соединенные по информационным входам компаратор, преобразователь уровня, пару ждущих синхронных генераторов, реверсивный двоичный счетчик, схему сравнения, триггер, электронный ключ. Кроме того, введена местная отрицательная обратная связь с выхода усилителя на вход фазового детектора отрицательной обратной связи через последовательно соединенные по информационным входам сумматор, пороговый элемент, интегродифференцирующее звено и звено запаздывания. Выход фазового детектора отрицательной обратной связи соединен с входом компаратором через дифференцирующее звено. Выход реверсивного двоичного счетчика является цифровым выходом компенсационного акселерометра. Введение в компенсационный акселерометр местной отрицательной обратной связи позволяет стабилизировать параметры компенсационного акселерометра, а реализация в интегрирующей отрицательной обратной связи интегродифференцирующего и дифференцирующего звена позволяет повысить точность измерения и расширить полосу пропускания за счет реализации автоколебательного режима. 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям линейного ускорения. Компенсационный акселерометр содержит корпус со стойкой, первую пластину из монокристаллического кремния, вторую пластину с двумя неподвижными электродами дифференциального емкостного преобразователя положения, третью пластину, магнитоэлектрический силовой преобразователь с постоянным магнитом, усилитель, причем последовательно по длине стойки от основания стойки установлены постоянный магнит, вторая пластина, первая пластина и третья пластина. В соответствии с изобретением на стойку установлена втулка из инвара, на которой расположены вторая пластина, первая пластина и третья пластина. Вторая и третья пластины выполнены из пирекса. Технический результат - повышение точности измерения ускорения. 3 ил.

Изобретение относится к системам навигации и может применяться в приборах измерения механических величин компенсационного типа. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения. Акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик момента, включенный в отрицательную обратную связь. В акселерометр введены две отрицательные интегрирующие обратные связи, одна с выхода датчика угла на один из входов датчика момента одновременно через усилитель обратной связи и первый интегратор, другая, отрицательная интегрирующая обратная связь, реализована с выхода датчика угла на другой вход датчика момента последовательно по информационным входам через усилитель, фильтр, компаратор, преобразователь уровня, пару ждущих синхронных генераторов, реверсивный двоичный счетчик, схему сравнения, второй интегратор, триггер, электронный ключ. Дополнительные входы компаратора соединены с выходом генератора вспомогательной частоты. Вход электронного ключа соединен с выходом генератора тока, и вход схемы сравнения соединен с выходом генератора вспомогательной частоты через суммирующий двоичный счетчик, и выход реверсивного двоичного счетчика является цифровым кодом устройства. 3 ил.

Акселерометр предназначен для применения в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации. Изобретение может найти применение в приборах измерения механических величин компенсационного типа. Акселерометр содержит чувствительный элемент, отклонение которого фиксируется датчиком угла, выходы которого соединены с входами сумматора через пороговый элемент и интегрирующий усилитель, и датчик момента, включенный в отрицательную обратную связь. Выход сумматора является аналоговым выходом устройства. Для повышения точности и расширения полосы пропускания в акселерометр введены две отрицательные обратные связи: одна - с выхода датчика угла на один из входов датчика момента через дифференцирующий фильтр, другая - отрицательная интегрирующая обратная связь, реализована с выхода сумматора на другой вход датчика момента последовательно по информационным входам через компаратор, преобразователь уровня, пару ждущих синхронных генераторов, реверсивный двоичный счетчик, схему сравнения, триггер, электронный ключ. Дополнительные входы компаратора, реверсивного двоичного счетчика, ждущих синхронных генераторов соединены с генератором вспомогательной частоты. Кроме того, вход электронного ключа соединен с выходом генератора тока. Вход схемы сравнения соединен с выходом генератора вспомогательной частоты через суммирующий двоичный счетчик. Выход реверсивного двоичного счетчика является цифровым выходом устройства. Отрицательная обратная связь, реализованная с выхода датчика угла на вход датчика момента, через дифференцирующий фильтр, осуществляет стабилизацию параметров акселерометра. Введение в акселерометр интегрирующей отрицательной обратной связи позволяет создать устройство с астатизмом по отклонению, работающее в автоколебательном режиме, с расширенной полосой пропускания и значительным быстродействием. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения ускорений в системах коррекции дальности полета реактивных снарядов. Целью предлагаемого изобретения является уменьшение температурной нестабильности коэффициента преобразования акселерометра. Компенсационный акселерометр содержит инерционный элемент (1), колебательную систему (2), преобразователь перемещения (3), усилитель цепи уравновешивания (4), обратный преобразователь (5), узел подключения масштабирующего резистора (6), термокомпенсирующий усилитель (7). В цепь отрицательной обратной связи термокомпенсирующего усилителя между его инвертирующим входом и резистором обратной связи включена цепь, состоящая из датчика температуры R01, зашунтированного резистором RШ1, значение электрического сопротивления которого выбирается из условия: где где K∑(t) - скомпенсированное значение температурной нестабильности коэффициента преобразования акселерометра; Kt0(t0), Kt0(Δt1), Kt0(Δt2) - температурная характеристика усилителя термокомпенсации при отключенных датчиках температуры в условиях воздействия номинальной, пониженной и повышенной рабочих температур акселерометра соответственно; KA(t0), KA(Δt1), KA(Δt2) - температурная характеристика акселерометра при отключенных датчиках температуры в условиях воздействия номинальной, пониженной и повышенной рабочих температур акселерометра соответственно; Kt(t0), Kt(Δt1), Kt(Δt2) - температурная характеристика выбранной конфигурации термокомпенсирующего усилителя в условиях воздействия номинальной, пониженной и повышенной рабочих температур акселерометра соответственно; R0, R01 - электрическое сопротивление медных катушек, подключенных ко входу термокомпенсирующего усилителя и в цепь его отрицательной обратной связи соответственно, при номинальном значении окружающей среды; αR, αM - температурные коэффициенты сопротивления резисторов RП, RП1 и медных катушек R0, R01 соответственно; Δt - приращение значения температуры окружающей среды акселерометра относительно ее номинального значения. Подключение двух датчиков температуры в схему термокомпенсирующего усилителя позволяет линеаризовать скомпенсированную температурную характеристику акселерометра, что обеспечивает уменьшение температурной нестабильности его коэффициента преобразования и снижение трудоемкости процесса его температурной отладки. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения ускорений и может быть использовано в системах стабилизации и навигации. Сущность: устройство содержит чувствительный элемент (1), датчик положения (2), выход которого соединен с входом усилителя (4) со стабильным коэффициентом усиления, магнитоэлектрический силовой преобразователь (15), включенный в отрицательную обратную связь. При этом в него введены аналоговая, интегрирующая и дискретная отрицательные обратные связи. Аналоговая отрицательная обратная связь реализована с выхода датчика (2) положения на один из входов магнитоэлектрического силового преобразователя (15) через последовательно соединенные по информационным входам усилитель (4) переменного тока, первый логический элемент (5), схему (8) исключающее ИЛИ, фильтр (9), первый преобразователь (10) напряжение-ток и сумматор (11). Интегрирующая отрицательная обратная связь реализована с выхода схемы (8) исключающее ИЛИ на вход магнитоэлектрического силового преобразователя (15) через последовательно соединенные по информационным входам первый интегратор (12), второй преобразователь (13) напряжение-ток и сумматор (11). Дискретная отрицательная обратная связь введена с выхода схемы (8) исключающее ИЛИ на вход магнитоэлектрического силового преобразователя (15) через последовательно соединенные по информационным входам триггер (14) и сумматор (11). Кроме того, генератор (3) опорного напряжения соединен как с датчиком (2) положения, так и с фазовым сдвигателем (6). Выход фазового сдвигателя (6) соединен с одним из входов схемы (8) исключающее ИЛИ через второй логический элемент (7). Один из выходов триггера (14) соединен с входом реверсивного двоичного счетчика (16), выход которого является дискретным выходом акселерометра. Технический результат: расширение полосы пропускания и увеличение точности измерения ускорений. 6 ил.

Компенсационный акселерометр предназначен для применения в системах стабилизации и навигации. Устройство содержит чувствительный элемент, датчик положения, выход которого соединен с входом усилителя со стабильным коэффициентом усиления, магнитоэлектрический силовой преобразователь, включенный в отрицательную обратную связь. При этом в него дополнительно введены аналоговая, интегрирующая и дискретная интегрирующая отрицательные обратные связи. Аналоговая отрицательная обратная связь реализована с выхода датчика положения на один из входов магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам усилитель переменного тока, первый логический элемент, схему исключающее ИЛИ, фильтр, первый преобразователь напряжение-ток и сумматор. Интегрирующая отрицательная обратная связь реализована с выхода схемы исключающее ИЛИ, на вход магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам первый интегратор, второй преобразователь напряжение-ток и сумматор. Дискретная интегрирующая отрицательная обратная связь введена с выхода схемы исключающее ИЛИ на вход магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам второй интегратор, триггер и сумматор. Кроме того, генератор опорного напряжения соединен как с датчиком положения, так и с фазовым сдвигателем, выход которого соединен с одним из входов схемы исключающее ИЛИ через второй логический элемент, а один из выходов триггера соединен с входом реверсивного двоичного счетчика, выход которого является дискретным выходом компенсационного акселерометра. Технический результат заключается в расширении полосы пропускания и увеличении точности измерения ускорений. 3 ил.
Наверх