Акселерометр Советский патент 1984 года по МПК G01P15/93 

Изобретение относится к контрольизмерительной технике и может быть использовано для измерения низкочастотных линейных ускорений.

Известен акселерометр, содержащий сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью, привод вращения.и фотоэлектрический датчик положения поверхности жидкости р1.

Такому акселерометру присуща погрешность нелинейности.

Известен акселерометр, содержащий сосуд, частично заполненный электропроводной жидкостью, штырь, двигатель, электронный ключ, источник питания и преобразователь частоты вращения сосуда в электрический нал 2.

Недос.татками акселерометра являются низкая точность и низкая чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической .сущности и достигаемому результату является устройство акселерометра, содержащего сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью,. привод вращения сосуда, регулятор скорости вращения сосуда, фотоэлектг рический датчик положения поверхности жидкости и измеритель частоты, при этом торцовая поверхность сосуда выполнена в виде модулирующего диска с равномерно распределенных, по окружности прозрачных участков, а выхбд фотоэлектрического датчика со,единен с, входами измерителя частоты и регулятора скорости вращения сосуда, который связан с приводом вращения сосуда з1 .

Недостатком известного акселерометра является низкая точность измерения, обусловленная погрешностями, вносимыми фотоэлектрическим датчиком положения поверхности жидкости.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что акселерометр, содержащий сосуд,частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхностью, привод вращения сосуда, регу .лятор скорости вращения сосуда, фотоэлектрический датчик положения поверхности жидкости, состоящий из источника света, зеркала, установленного

внутри сосуда перпендикулярно его оси и обращенного зеркальной поверхностью в сторону жидкости, и фотоприемника с усилителем, а также измери5 тель частоты, при этом торцовая часть сосуда выполнена в виде модулирующего диска с равномерно распределенными по окружности прозрачными участками, снабжен тремя коммутато0 рами, конденсатором, элементом НЕ, дифференциальным усилителем, тремя полупрозрачными зеркалами, вторым фотоприемником и релейным усилителем, причем каждое полупрозрачное

5 зеркало установлено под углом 45°к модулирующему диску, при этом одно полупрозрачное зеркало установлено между источником света и модулирующим диском, второе - между фото0 приемником фотоэлектрического Датчика положения поверхности жидкости и модулирующим диском, третье - между первым и вторым полупрозрачными зеркалами, зеркальная поверхность пер5 вого полупрозрачного зеркала обращена в сторону сосуда, а зеркальные . поверхности двух других - в противоположную сторону, выход усилителя фотоэлектрического датчика положения

0 поверхности жидкости соединен с nept: вым входатуш первого и второго коммутаторов, второй фотоприемник подключен через релейный усилитель к второму входу первого коммутатора и

г через элемент НЕ - к вtopым входам второго и третьего коммутаторов, прнэтом выход первого коммутатора «соединен с первым входом третьего коммутатора, параллельно выходу которого

0 подключен конденсатор, выходы второго и третьего коммутаторов соединены соответветственно с инвертирующим и неинвертирующим входами дифференциального усилителя, выход коj торого соединен с входами регулятора скорости вращения сосуда и измерителя частоты, а наружная поверхность модулирующего диска между прозрачными участками выполнена зеркальной. Сущность изобретения заключается

В том, что с помощью зеркальных участков торцовой поверхности, выполненной в виде модулирующего диска сосуда и полупрозрачных зеркал, установленных возле модулирующего диска, в течение некоторого интервала времени (части периода вращения сосуДа) происходит измерение и запоми-, нание помехи, обусловленной изменением характеристик фотоэлектрическогодатчика, а в течение второго периода осуществляется выг1итание из сигнала фотоэлектрического датчика положения запомненного сигнала. Разностный сигнал используют для управления скоростью вращення сосудом. На фиг. 1 представлена схема пред лагаемого акселерометра; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1 . , Акселерометр содержит сосуд 1 ,жидкость 2 с зеркальной свободной поверхно стью,опоры 3 сосуда;привод 4 вращения сосуда, источник 5 света, первое 6, второе 12 и третье 13 полупрозрачные зеркала, прозрачные участки 7 модулирующего диска, участки 8 модулирующего диска, выполненные зеркальными, зеркало 9, фотоприемник 10 фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости, второй фотоприем ник 11, релейный усилитель 14, усили тель 15 датчика положения поверхности жидкости,элемент НЕ 16, первый 17, второй 18 и третий 19 коммутаторы, конденсатор 20, дифференциальный усилитель 21, регулятор 22 скорости. вращения сосуда, измеритель 23 часто ты . j Полупрозрачные зеркала 6, 12 и 13 установлены под углом 45 к поверхно сти модулирующего диска 1, при этом зеркало 6 установлено между источником 5 света и модулирующим диском сосуда, а зеркало 13 - между зеркалами 6 и 12 на одной линии. Зеркаль ная поверхность зеркала 6 обращена в сторону сосуда 1 , а зеркал1 ные поверхности зеркал 12 и 13 - в противо положную сторону. Выход усилителя 15 соединен с первыми входами коммутаторов 17 и 18. Фотоприемиик 11 cor единен с входом релейного усилителя 14, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 1 7 и через элемент НЕ 16 с вторыми входами комму;таторов 18 и 19. При этом выход коммутатора 17 соединен с первым входом Iкоммутатора 19, к входу которого подключен параллельно конденсатор 20 а выходы коммутаторов 18 и 19 соединены соответственно с инвертируюпдам и неинвертирующим входами дифферент циального усилителя 21. Выход усилит теля 21 соединен с входами регулятора 22 скорости вращения и измери .теля 23 частоты. Регулятор 22 скорости вращения соединен с приводом 4 вращения. Прозрачные участки 7 и зеркальные участки 8 модулирующего диска сосуда выполнены чередующимлся,, при этом их число равно друг другу. .Устройство работает следующим образом. Сосуд , установленный в опорах 3 приводят во вращение с помощью привода 4. При наличии ускорения вдоль измерительной оси акселерометра, совпадающей с осью вращения сосуда 1, свободная поверхность жидкости 2 принимает форму параболоида вращения , Световой сигнал в виде пучка света от источника 5 через первое полупрозрачное зеркало 6 поступает на зеркальный участок 8 модулирующего дискаt После отражения от зеркальной поверхности 8 луч света, отража-ясь от зеркала 6, поступает, на фотоприеммик 10 (после отра;кения -от зеркала 12) и на фотоприемник 11 (после отражения от зеркала 13). Электрический сигнал, снижаемый с фотоприемника 11, усиливается релейным усилителем 14, в результате чего к выходу усилителя 15 с помог щью коммутатора 17 по сигналу .от усилителя 14 подключается коиденсач. тор 20, который sanoKiiHaer сигнал помехи фотоприемника и тракта преобразования. В течение следун щего интервала времени луч света поступает через зеркало 6 и чере.з прозрачную часть 7 модулирующего диска на зеркальную свободную поверхность жидкости 2, отражается от нее и после отражения от зеркала 9 и свободной поверхности жидкости поступает на фотоприемник 10. Так как на выходе релейного усилителя 14 сигнал близок к нулю, то коммутатор 17 отключает конденсатор 20 от выхода усилителя 15 и с помощью коммутатора 18 его выход подключается к первому входу (входу сложения) дифференциального усилителя. Коммутатор 18 при этом управляется си1налом, снимаемым с выхода элемента НЕ 16. Этим же сигналом коммутатор 19 подключает кон- енсатор 20 к второму входу (входу вычитания) дифференциального уси21. На первом входе усилитеителяя 21 устанавливается информационный сигнал, содержаЕЦИй помеху, а на выоде усилителя 2I выделяется разностный сигнал между упомянутым сигналом и Сигналом помехи, запомненном на конденсаторе 20. Выделенный сигнал поступает на регулятор скорости вращения, при этом частота следо вакия импульсов на выходе усилителя 21 несет информацию о величине. линейного ускорения.

В результате применения в предлагаемом акселерометре полупрозрачных

зеркал, зеркальных участков модулирующего диска, дополнительного фотоприемника совместно с релейным усилителем, а также элемента НЕ, коммутаторов, конденсатора и дифференциального усилителя достигается уменьшение погрешности, обусловленной изменением характеристик фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости.

Ч Ч

АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий сосуд, частично заполненный жидкостью с зеркальной свободной поверхно стью, привод вращения сосуда, регулнтор скорости вращения сосуда, фотоэлектрический датчик положения поверхности жидкости, состоящий из. источника света, зеркала. Установленного внутри сосуда перпендикулярно его оси и обращенного зеркальной поверхностью в сторону жидкости, и фо- . топриемника с усилителем, а также измеритель частоты, при этом торцо- вал часть сосуда выполнена в виде модулирующего диска с равномерно pan пределенными по окружности прозрачными участками, о тличающийс я тем, что, с целью повьпиения точности измерения, он снабжен тремя коммутаторами, конденсатором, элементом НЕ, дифференциальным усилителем, тремя полупрозрачными зеркалами, вторым фотоприемником и релейным усилителем, причем каждое полупрозрачное зеркало установлено под углом 45 к модулирующему диску, при этом одно полупрозрачное зеркала установлено между источником-света и моду- лирувощим диском, второе - между фотоприемником фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости и модулирующим диском, третье - между первым и вторым полупрозрачными зеркалами, зеркальная поверхность первого полупрозрачного зеркала обращена в сторону сосуда, а зеркальные поверхности двух других - в противоположную сторону, выход усилитег, i ля фотоэлектрического датчика положения поверхности жидкости соединен с первыми входами первого и второго коммутаторов, второй фотоприемник подключен через релейный усилитель Si к второму входу первого коммутатора и через элемент НЕ - к вторым входам второго и третьего коммутаторов, при этом выход первого коммутатора соеди нен с первым входом третьего коммута эо тора, параллельно выходу которого vj подключен конденсатор, выходы второэо ;о го и третьего коммутаторов соединены соответственно с инвертирующим и 4 неинвертирующим входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входами регулятора скорости вращения сосуда и измерителя частоты, а наружная поверхность модулирующего диска между прозрачными участками выполнена зеркальной.

oJ

:i

-е