Трехкомпонентный акселерометр Советский патент 1985 года по МПК G01P15/13 

Изобрэтение относится к приборостроению и может найти применение . вприборах инерционной навигации. Изйестен трехкомпонентный акселерометр, содержащий инерционную массу погруженную в демпфирующую жидкость, расположенные вокруг инерционной массы шесть электромагнитов, создающие усилия на инерционную массу, шесть датчиков перемещений, три схемы управления, каждая из которых включает в себя фильтр-усилитель, подключенный к нему фоточувствительный демодулятор, логический блок, электронный ключ, переключатель и реверсивный счетчик ГЛ., Недостатком известного трехкомпонентного акселерометра йвляется низкая точность измерения ускорения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является трехкомпонент ный акселерометр, содержащий инерционную массу, расположенные вокруг инерционной массы шесть электромагни тов, щесть.датчиков перемещений, три схемы управления, каждая из которых включает в себя два регулятора индук ции, фильтр-усилитель, фазочувствитепьный демодулятор, блок динамической коррекции, частотно-импульсный модулятор, формирователь строба постоянной длительности, логический блок, электронный ключ, источник переменного напряжения, счетчик импуль сов и блок индикации, причем регуляторы индукции, нагруженные электро-. магнитамиj подключены к источнику . переменного напряжения через электронный ключ, фазочувс вительный демо дулятор подключен .к датчшсу перемеще ния через фильтр-усилитель, частотно импульсный модулятор подключен к фо точувствительному демодулятору через блок динамической коррекции, формиро ватель строба постоянной длительности подключен к частотно-импульсному модулятору, вход логического блока подключен к выходу блока динамической коррекции, первые управляющие входы электронного ключа - к выходам логического блока, йторой управляющий вход электронного ключа - к выходу формирователя строба постоянной длительности, счетчика импульсов к выходу частотно-импульсного модуля тора, входы блока индикации - к выходам логического блока и выходу счетчика импульсов И. I. Однако данный трехкомпонентный акселерометр имеет недостаточную .точность измерения ускорения, обусловленную недостаточной точностью преобразования стабилизированных импульсов индукции в импульсы электромагнитной силы при измерении зазоров между электромагнитами и инерционной массой. Цель изобретения - повышение точности измерения ускорения. Поставленная цель достигается тем, что в трехкомпонентный акселерометр, содержащий инерционную массу, датчики перемещения и электромагниты, расположенные вокруг инерционной массы попарно по трем перпендикулярным осям, три схемы управления, каждая из которых включает в себя два регулятора индикации, фильтр-усилитель, фазочувствительньй демодулятор, блок динамической коррекции, частотно-импульсньй модулятор, формирователь строба постоянной длительности, логический блок, электронный ключ, источйик переменного напряжения, счетчик импульсов и блок индикации, причем регуляторы индукции, нагруженные электромагнитами датчиков силы, подключены к источнику переменного напряжения через электронный ключ, фаз6чувствител.ьньй демодулятор подключен первым входом к датчику перемещения через фильтр-усилитель, а вторьм входом - к источнику переменного напряжения, частотно-импульсный модулятор подключен к выходу блока динамической коррекции и к входу логического блока, формирователь строба постоянной длительности подключен к выходу частотно-импульсного модулятора и к входу счетчика импульсов, первые управляющие входы электронного ключа - к выходам логического блока, второй управляющий вход электронного ключа - к выходу формирователя строба пос-роянной длительности, входы блока индикации - к выходам логического блока и выходу счетчика и myльсов, дополнительно в каждую схему управления введены второй электронный ключ, второй фильтр-усилитель и блок сзшмирования, причем вход второго электронного ключа подключен к выходу формирователя строба постоянной длительности, управляющие входы вторрго электронного ключа подключены к выходам логического блока, а выходы - к входам второго фильтра-усилителя, выход которого подключен к второму входу«блока суммирования, первый вход блока суммирования подключен к ВЫХОДУ фазочувствительного демодулятора, а выход - к входу блока динамической коррекции. , На фиг. 1 изображена конструктив,ная схема трехкомпонентного акселеро метра; на фиг. 2 - функциональная сх ма одного канала трехкомпонентного акселерометра. Трехкомпонентный акселерометр содержит инерционную массу 1, электромагниты 2 и датчики перемещения 3, расположенные вокруг инерционной мас сы попарно по трем перпендикулярным осям три схемы управления, каждая из Которых включает в себя два регулятора индукции 4, первый фильтр-уси литель 5, фазочувствительный демодулятор 6, блок динамической коррекции 7, частотно-импульсный модулятор 8, формирователь строба постоянной длител|ьности 9, логический блок 10, пер вый электронный ключ 11, источник пе ременного напряжения 12, счетчик импульсов 13, блок индикации 14, второ электронный ключ 15, второй фильтрусилитель 16 и блок суммирования 17, причем регуляторы индукции 4, нагруженные электромагнитами датчиков сил подключены к источнику переменного напряжения 12 через первый электронный ключ 11, фазочувствительный демо дулятор б подключен к датчику переме щения 3 через первый фильтр-усилител 5, частотно-импульсный модулятор 8 подключен к блоку динамической корре ции 7, формирователь строба постоянной длительности 9 подключен к частотно-импульсному модулятору 8, вход логического блока 1C) подключен к выходу блока динамической коррекции 7, первые управляющие входы первого электронного ключа 11 - к выходам ло гического блока 10, второй управляющий вход первого электронного ключа 1i - к выходу формирователя строба постоянной длительности 9, вход счет чика импульсов 13 - к выходу частотно-импульсного модулятора 8, входа блока индикации 14 - к выходам логического блока 10 и выходу счетчика импульсов 13, вход второго электронного ключа 15 подключен к выходу фор мирователя строба.постоянной длительности 9, управляющие входы второго электронного ключа 15 - к выходам логического блока 10, а выходы - к входам второго фильтра-усилителя 16, выход которого подключен к второму входу блока суммирова«ия 17, первый вход блока суммирования 17 подключен ; к выходу фазочувствительного демодулятора 6, а,выход - к входу блока динамической коррекции 7. Трехкомпонентный акселерометр работает следующим образом. При отсутствии ускорения инерционная масса 1 находится в среднем положении относительно электромагнитов 2. Сигналы с датчиков перемещения равны нулю.Электромагниты 2 и конструктивно связанные с ними датчики перемещения 3 запитаны небольшим переменным, напряжением с регуляторов индикации 4. Небольшие величины индукций в зазорах между электромагнитами 2 и инер.ционной массой 1 стабилизируются регуляторами индукций 4, так что с марная электромагнитная сила, действующая на инерционную массу 1, равна нулю. В каждой схеме управления нулевой сигнал не запускает частотноимпульсный модулятор 8, а формирователь строба постоянной длительности 9 и логический блок 10 имеют на выходе напряжения, соответствующие логическому нулю. В этом случае первый электронный ключ 11 подает на регуляторы индукции 4 низкий уровень напряжения с источника переменного напряжения 12. Со второго электронного ключа 15 на второй фильтр-усилитель подаются нулевые сигналы, следовательно, на второй вход блока суммирования 17 также поступит нулевой сигнал. Со счетчика импульсов 13 снимаются, дешифрируются и индицируются индикатором 14 сигналы, соответствующие нулевому ускорению. При действии ускорения, например, по оси инерционная масса 1 в переход.ном режиме смещается вправо от среднего положения (фиг. 2). Зазор между левым электромагнитом 2 и инерционной массой- 1 увеличивается, а первым электромагнитом и инерционной массой уменьшается. С датчика перемещения снимается сигнал, не равный нулю, который усиливается фильтромусилителем 5 и преобразуется фазочувствительным демодулятором 6 в посТо-

янное напряжение, например, положительной полярности и подается на первый вход блока суммирования 17. На второй вход этого блока в первый момент начала действия ускорения подается нулевое напряжение. Блок динамической коррекции 7 вводит производную от изменения величины напряжения с выхода блока суммирования 17 и тем самым формирует необходимые динамические характеристики трехкомпонентного акселерометра. Частотноимпульсный модулятор 8 независимо от полярности напряжения на входе вырабатывает импульсы с частотой, пропорциональной величине входного сигнала, а генератор строба постоянной длительности 9 формирует строб на каждьй или через определенное число импульсов, поданных с частотноимпульсного модулятора 8. Логический блок 10 определяет знак выходного напряжения с блока динамической коррекции 7 и подает в левые каналы первого и второго электронных ключей 11 и 15 напряжения, соответствуюпще логической единице, В случае прихода на электронные ключи 11 и 15 строба

4 генератора строба постоянной дли,- ... ... .... ...

тельности 9 одновременно с логической единицей с.логического блока 10 левый канал первого электронного ключа 11 пропускает высокий уровень-напряжения с источника переменного напряжения 12 на левый регулятор.индукции, которьй стабилизирует высокий заданный уровень индукции в зазоре . мелоду левым электромагнитом 2 и инерционной массой 1 и тем самым формирует импульс силы, а левый канал второго электронного ключа 15 пропускает строб постоянной длительности на .неинвертирующий вход второго фильтраусилителя 16, который подает на второй вход блока суммирования 17 напряжение, пропорциональное силе, сформированной левым электромагнитом 2. Суммарный сигнал с блока суммирования 17 увеличит частоту импульсов на выходе частотно-импульсного модулятора 8, увеличится частота стробов на входе формирователя 9 и частота

импульсов силы, сформированных левым электромагнитом 2. Под действием дополнительной силы инерционная масса

1переместится в среднее положение, в этом случае напряжение на первом входе блока суммирования 17 снизится до нуля, а на втором входе сохранится напряжение, пропорциональное силе, сформированной левым электромагнитом 2, равной инерционной силе, действующей на инерционную массу 1. Именно величиной этого напряжения На выходе блока суммирования 17 определится в установившемся режиме частота на выходе частотно-импульсного модулятора 8, которая с высокой точностью пропорциональна средней индукции в зазоре между левым электромагнитом

2и инерционной массой 1. При постоянно действующем ускорении инерционная масса 1 находится в среднем положении и структура поля в зазорах между электромагнитами 2 и инерционной массой 1 не изменяется, что оВеспечивает высокую точность преобразования измеренной и стабилизированной индукции в электромагнитную силу. Таким образом частота на выходе частотноимпульсного модулятора 8 с высокой точностью пропорциональна средней электромагнитной силе сформированной левым электромагнитом, а следовательно, и измеряемому ускорению. -Счетчик импульсов 13 подсчитывает число импульсов, выработанных частотно-импульсным модулятором 8 за некоторьй промежуток времени, а блок индикации 14 дешифрирует и индицирует эту информацию в единицах ускорения, причем знак ускорения определяется дешифрируемым сигналом с логического блока 10. Предложенный акселерометр характеризуется высокой точностью измерения ускорения за счет точного преобразования индукции в электромагнитную силу, обусловленного инвариантностью подвеса инерционной массы к действующему ускорению, что устраняет изменение структуры поля в зазорах между инерционной массой и электромагни- . тами.

ТРЕХКОШОНЕНТНЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий инерционную массу, датчики перемещения и электромагниты, расположенные вокруг инерционной массы попарно по трем перпендикулярным осям, три схемы управления, каждая из которьгх включает в себя два регулятора индукции, фильтр-усилитель, фазочувствительный демодулятор, блок динамической коррекции, частотно-импульсный модулятор, формирователь строба постоянной длительности, логический блок, электронный ключ, источник переменного напряжения, счетчик импулвсов и блок индикации, причем регуляторы индукции, нагруженные электромагнитами датчиков силы, подключены к источнику .переменного напряжения через электронньй ключ, фазочувствительньм демодулятор подклюiseH цервым входом к датчику перемещения через фильтр-усилитель, а вторым входом - к источнику переменного напряжения, частотно-импульсный модуля-., тор подключен к выходу блока динамической коррекции и к входу логического блока, формирователь строба постоянной длительности подключен к выходу частотно-импульсного модулятора и к входу счетчика импульсов, первые управляющие входы электронного ключа - к выходам логического блока, второй управляющий вход электронного ключа - к выходу формирователя строба постоянной длительности, входы блока индикации - к выходам логического блока и выходу счетчика импульсов, отличающийся тем, СП что, с целью повышения точности, в С каждую схему управления введены второй электронный ключ, второй фильтрусилитель и блок суммирования, причем вход второго электронного ключаподключен к выходу формирователя строба постоянной длительности, уп:«э CAD равляющие входы второго электронного ключа подключены к выходам логичесjKoro блока, а выходы - к входам второго фильтра-усилителя, выход которосо го подключен к второму входу блока суммирования, первый вход блока сум- . мирования подключен к выходу фазочувствительного демодулятора, а выход - к входу блока динамической коррекции.