СИСТЕМА ПОДАВЛЕНИЯ КВАДРАТУРНОЙ ВИБРАЦИИ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА Российский патент 1995 года по МПК G01P9/04 G01C19/56 

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть применено в измерителях угла, скорости, в качестве чувствительного элемента (ЧЭ), в которых используется высокодобротный акустический резонатор полусферической формы.

Известна система подавления квадратурной вибрации полусферического резонатора вибрационного датчика вращения, содержащая датчики регистрации колебаний по двум независимым осям резонатора, генератор опорного сдвига, два детектора квадратурных составляющих, два перемножителя, сумматор, пропорционально-интегральное звено, формирователь управляющих напряжений и блок электродов коррекции фазы колебаний резонатора.

Детекторы формируют постоянные напряжения, пропорциональные квадратным составляющим колебаний относительно сигнала опорного генератора. Эти напряжения после умножения на весовой коэффициент, зависящий от ориентации колебательной картины в резонаторе, суммируются и образуют сигнал рассогласования, пропорциональный амплитуде в квадратурной вибрации полусферического резонатора. Сигнал ошибки обрабатывается пропорционально-интегральным звеном в частотной области и подается на формирователь управляющих напряжений, который совместно с блоком электродов коррекции воздействует на резонатор, локально изменяя его частотные свойства таким образом, чтобы свести к нулю квадратурную составляющую вибрации резонатора.

Недостатками описанной системы являются необходимость построения специальной системы генерации опорного сигнала и соответственно сложность схемотехнической реализации, а также недостаточная точность подавления квадратурной вибрации, вызванная, во-первых, накоплением ошибок последовательно включенных функциональных элементов при формировании сигнала рассогласования (выделение квадратурных составляющих, перемножение, суммирование) и, во-вторых, наличием фазовых погрешностей работы системы генерации опорного сигнала, искажающих выходные напряжения квадратурных детекторов.

Цель изобретения подавление квадратурной вибрации полусферического резонатора, которое позволит отказаться от формирования опорного сигнала для получения информации о квадратурной вибрации и использовать для формирования сигналов рассогласования только напряжения с датчиков при одновременном повышении точности работы системы.

Для этого в систему подавления квадратурной вибрации полусферического резонатора, содержащую датчики регистрации колебаний по независимым осям резонатора, а также последовательно соединенные пропорционально-интегральное звено, формирователь управляющих колебаний и блок электродов коррекции фазы колебаний резонатора, согласно изобретению введены блок сравнения амплитуд колебаний с двумя инверсными выходами, последовательно соединенные первый мультиплексор и формирователь стробирующих импульсов, а также последовательно соединенные второй мультиплексор и устройство выборки и хранения, при этом входы блока сравнения и мультиплексоров подключены к выходам датчиков, информационный вход первого мультиплексора к прямому выходу блока сравнения, информационный вход второго мультиплексора подсоединен к инверсному выходу блока сравнения, тактовый вход устройства выборки и хранения к выходу формирователя, а выход устройства выборки и хранения к входу пропорционально-интегрального звена.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы подавления квадратурной вибрации полусферического резонатора; на фиг. 2 а-в эпюры основных напряжений.

Система подавления содержит датчики 1 и 2 колебаний по двум независимым осям резонатора, т.е. по двум радиальным осям, образующим между собой угол в 45^о, блок 3 сравнения амплитуд колебаний 3 с прямым и инверсным выходами, последовательно соединенные мультиплексор 4 и формирователь 5 стробирующих импульсов, а также последовательно соединенные мультиплексор 6, устройство 7 выборки и хранения (УВХ), пропорционально-интегральное звено 8, формирователь 9 управляющих напряжений и блок 10 электродов коррекции фазы колебаний резонатора, при этом входы блока 3 сравнения и мультиплексоров 4 и 6 подключены к выходам датчиков 1 и 2, информационный вход мультиплексора 4 к прямому выходу блока 3 сравнения, информационный вход мультиплексора 6 к инверсному выходу блока 3 сравнения, а тактовый вход устройства 7 выборки и хранения к выходу формирователя 5.

На фиг. 2а изображен больший по амплитуде сигнал с датчиков 1 и 2 и выходное напряжение формирователя 5 стробирующих импульсов, на фиг. 2б меньший по амплитуде сигнал с датчиков, на фиг. 2в выходное напряжение УВХ 7.

Работает устройство следующим образом.

Блок 3 сравнения амплитуд формирует на информационных выходах мультиплексоров логический сигнал таким образом, чтобы на вход формирователя 5 проходил больший по амплитуде, а на выход УВХ 7 меньший из сигналов датчиков 1 и 2 (фиг. 2а,б). Блок сравнения амплитуд обладает зоной гистерезиса для обеспечения устойчивости работы системы при равных амплитудах сигналов на датчиках.

Формирователь 5 стробирующих импульсов в момент положительного перехода через ноль входного сигнала формирует короткий импульс (фиг. 2а), по которому УВХ 7 производит выборку мгновенного значения сигнала с выхода мультиплексора 6 (фиг. 2в). Полученное на выходе УВХ 7 напряжение рассогласования обрабатывается пропорционально-интегральным звеном 8 и подается на вход формирователя 9 управляющих напряжений, который совместно с блоком 10 электродов коррекции воздействует на резонатор, локально изменяя его частотные свойства таким образом, чтобы свеcти к нулю сигнал квадратурную составляющую вибрации полусферического резонатора.

Использование предложенного технического решения позволит отказаться от дополнительного формирователя опорных сигналов (ФАПЧ), части фазовых детекторов, а также как минимум на 50% уменьшить ошибку системы за счет уменьшения числа элементов выявителя отключения (рассогласования) и других взаимосвязей во всей системе.

Использование: в точном приборостроении для подавления квадратурной составляющей вибрации полусферического резонатора датчика угла или скорости. С целью подавления квадратурных колебаний используется совокупность элементов съема значения меньшего сигнала датчиков при переходе большего сигнала через нуль. Полученное значение сигнала используется устройством формирования напряжения на управляющих электродах. Система позволяет отказаться от дополнительных формирователей опорных сигналов (ФАПЧ), части фазовых детекторов, а также уменьшить ошибку системы за счет уменьшения числа элементов выявителя отклонения и взаимосвязей между ними. 2 ил.

СИСТЕМА ПОДАВЛЕНИЯ КВАДРАТУРНОЙ ВИБРАЦИИ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА, содержащая датчики регистрации колебаний по независимым осям резонатора, а также последовательно соединенные пропорционально-интегральное звено, формирователь управляющих напряжений и блок электродов коррекции фазы колебаний резонатора, отличающаяся тем, что в нее введены блок сравнения амплитуд колебаний с двумя инверсными выходами, последовательно соединенные первый мультиплексор и формирователь стробирующих импульсов, а также последовательно соединенные второй мультиплексор и устройство выборки и хранения, при этом входы блока сравнения и мультиплексоров подключены к выходам датчиков, информационный вход первого мультиплексора к прямому выходу блока сравнения, информационный вход второго мультиплексора к инверсному выходу блока сравнения, тактовый вход устройства выборки и хранения к выходу формирователя, а выход устройства выборки и хранения к входу пропорционально-интегрального звена.