Устройство для измерения ускорений Советский патент 1989 года по МПК G01P15/08 

V

§

W

:л

с гермообъемом 1, заполненным демпфирующей жидкостью 2, имеющее два проводящих инерционных тела 3 и 4, дискретные датчики положений инерционных тел относительно корпуса, вычислитель, введены постоянный магнит 5, размещенный в центре гермообъема, катушка размагничивания 6, четыре пары контактов 1Q, П, 12 и 13 регистрации крайних положений инерционных тел, генератор эталонной частоты, схемы 2 ИЛИ-НЕ, счетные схемы, источник питания и выключатель. Счетная схема состоит из счетного триггера, трех схем 2 И, трех счетчиков, двух регистров сдвига и двух регистров памяти. Устройство позволяет производить калибровку акселерометра непосредственно перед на- чалом измерения в реаль 1ых температурных условиях работы устройства, а также учитывает наличие переходного процесса в движении инерционного тела при менякщихся по величине ускорениях. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов. Целью изобретения является повышение точности измерения ускорений. Цель достигается тем, что в устройство для измерения ускорений, выполненное в виде трубки с гермообъемом 1, заполненным демпфирующей жидкостью 2, имеющее два проводящих инерционных тела 3 и 4, дискретные датчики положений инерционных тел относительно корпуса, вычислитель, введены постоянный магнит 5, размещенный в центре гермообъема, катушка размагничивания 6, четыре пары контактов 10, 11, 12 и 13 регистрации крайних положений инерционных тел, генератор эталонной частоты, схемы 2 ИЛИ-НЕ, счетные схемы, источник питания и выключатель. Счетная схема состоит из счетного триггера, трех схем 2 И, трех счетчиков, двух регистров сдвига и двух регистров памяти. Изобретение позволяет производить калибровку акселерометра непосредственно перед началом измерения в реальных температурных условиях работы устройства, а также учитывает наличие переходного процесса в движении инерционного тела при меняющихся по величине ускорениях. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольг зовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов.

Цель изобретения - повьшение точности измерения ускорений.

На фиг. 1 представлено устройство для измерения ускорений; на фиг. 2 - его функциональная схема; на фиг. 3 - электрическая функциональная схема счетной схемы.

Устройство содержит корпус 1 с гермообъемом, заполненным демпфирующей жидкостью 2. В гермообъеме расположены два проводящих сферических инерционных тела 3 и 4, причем инерционное тело 3-имеет плотность меньше а инерционное тело 4 - больше плотности демпфирующей жидкости. В центральной части гермообъема на равном расстоянии от его торцов установлен постоянный магнит 5, поверх которого расположена катушка 6 размагничивания. На внешней стороне корпуса над свободным от постоянного магнита гермообъемом расположены два датчика положения инерционных тел относитель но корпуса. Датчики имеют общую катушку 7 возбуждения и сигнальные катушки в верхней 8 и нижней 9 половинах гермообъема. Дпя каждого инерционного тела имеются контакты регистрации крайних положений. Конечные положения регистрируются контактами 10 и 11i а начальные положения - контактами 12 и 13 соответственно.

Два одинаковых канала измерения содержат соответственно первый 14 и второй 15 усилители, первьй 16 и второй 17 детекторы, первый 18 и второй 19 компараторы, первую 20 и

0

5

0 5 0 5

0

5

вторую 21 схемы 2 ИЛИ-НЕ. Устройство имеет также источник 22 питания, генератор 23 эталонной частоты, выключатель 24, вычислитель 25 и две счетные схемы 26 и 27 для соответствующих каналов измерения. Каждая счетная схема состоит из счетного триггера 28, трех схем 2И 29, 30 и 31, трех счетчиков 32, 33 и 34, двух регистров 35 и 36 сдвига и двух регистров 37 и 38 памяти.

Инерционные тела 3 и 4 свободно размещаются соответственно в верхней и нижней частях гермообъема 2. Постоянный магнит 5 выполнен в виде цилиндра и размещен на равных расстояниях от верхней и нижней частей гермообъема, в этом же месте на корпус 1- намотана катушка 6 размагничивания.

Катушка 7 возбуждения датчика по- ложения соединена с первым выходом источника 22 питания, а сигнальные катушки 8 и 9 соответственно через усилители 14 и 15, детекторы 16 и 17, компараторы 18 и 19 - с первыми входами счетных схем 26 и 27, третьи входы которых подключены к выходу генератора 23 эталонной частоты, а вторые входы - к выходам первой 20 и второй 21 схем 2ИЛИ-НЕ соответственно. Первые и вторые входы схем 211ЛИ-НЕ через контакты регистрации крайних начальных и конечных положений инерционных тел 10 и 12,. 13 и 11 соответственно подключены к второму выходу источника 22 питания. Катушка 6 размагничивания через выключатель 24 соединена с вторым выходом источника питания, первый и второй

515

выходы счетных схем 26 и 27 с ин- формационными входами вычислителя 25

В каждой из счетных схем 26 и 27 первый вход соединен с первыми входами первой и второй вхем 2И 29 и 30, вторые входы этих схем подключены соответственно к инверсному и прямому выходам счетного триггера 28, Выходы схем 2И 29 и 30 соединены со счетны- ми входами первого и второго счетчиков 32 и 33, выходы которых соединен с информационными входами соответственно первого 37 и второго 38 регистров памяти, а нх выходы - соответст- вечно с первым и вторым выходами счетных схем. Входы синхронизации первого и второго регистров 37 и 38 памяти подключены к первым выходам регистров 35 и 36 сдвига, вторые вы- ходы которых соединены с входами обнуления соответственна счетчиков 32 и 33, Тактовые входы регистров 35 и 36 сдвига подключены к выходу третьей схемы 2И 31, а информационные - соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера 28., счетный вход которого подключен к выходу переноса третьего счетчика 34. Счетный вход счетчнка 34 соединен с вы- ходом третьей схемы 2И 3, первьй вход которой соединен с вторым, а второй - с третьим входами счетной схемы,

Устройство для измерения ускорений работает следугшцим образом,

В исходном положен1-т инерционные тела 3 и 4 удерживаются постоянным гагнитом 5. На катутку 7 возбуждения датчиков положения инерционных тел подается переменное напряжение с первого выхода источника 22 питания, В сигнальных катушках 8 и 9 датчика положения верхней и нижней половин гер- мообъема наводится переменная ЭДС, Этот сигнал усиливается усилителями 14 и 5, выпрямпяется детекторами S6 и 17 и подается на входы компараторов 18 и 19. Величине выпрямленного напряжения с катушек 8 и 9 в начальном положении соответствует нулевой сигнал на выходе компараторов. Этот сигнал через первые входы счетных схем 26 и 27 поступает на первые входы первой и второй схем 2И 29 и 30 в каж дои счетной схеме, В исходном положении инерционные тела замыкают контакты 12 и 13 регистрации крайнего положения и напряжение источника 22 пита

1

д 5 0 5 о

д

5

72

ния через схемы 2ИЛИ-НЕ 20 и 21 и схему 2И 3 препятствует прохождению сигнала генератора 23 эталонной частоты на счетный вход третьего счетчи- . ка 34, Все три счетчнка 32, 33 и 34 в каждой счетной схеме 26 и 27 находятся в сброшенном состоянии.

Для калибровки устройства перед началом измерения замыкается выключатель 24 и подключаемый к катушке 6 размагничивания второй выход источника 22 питания размагничивает постоян- ньй магнит 5, Инерционные тела 3 и 4 освобождаются от связей и под действием ускорения свободного падения начинают двигаться к противоположным концам гермообъема 2, при этом размыкаются контакты 12 н 13, в результате чего единичный сигнал со.схем 2ИЛИЧ{Е 20 и 21 в каждой счетной схеме 26 и 27 обеспечивает прохождение импульсов с генератора 23 эталонной частоты на счетчик 34. В моменты пересечения инерционными телами катушек 8 к 9, расположенных равномерно по длине корпуса, на выходах компараторов 18 и 19 появляется сигнал 1, поступающий на первые входы счетных схем. При каждом заполнении счетчика 34 с его выхода переноса поступает единичный импульс на вход счетного триггера 28, перебрасывая его в противоположное состояние и тем самым ком1чутируя поступление импульсов с первого входа счетной схемы поочередно на счетчики 32 или 33, Число импульсов, набранное счетчиками 32 и 33 за время , в течение которого счетчик 34 заполняется импульсами, соответствует расстоянию, пройденному инерционными телами 3 и 4 за это время. Информация со счетчиков 32 и 33 переписывается в регистры 37 и 38 памяти. Последовательность управ- ЛЯЮ1ЦИХ импульсов, необходимых для заг писи числа в регистры 37 и 38 памяти и сброса счетчиков 32 и 33 формируется сдвигаклдими регистрами,35 и 36, По записанным в регистры памяти трем последовательным замерам числа импульсов N;|, N и N-j за соседние промежутки времени вычислитель рассчитывает калибровочные коэффициенты К и К- по выражениям:

К ы N - NZ

KN| -

Na - N,

Т Т

N,N3

где Wj, действу1сщее при калибровке

ускорение, например, ускорение силь тяжести

Полученные значения коэффициентов К4 н К заносятся в память вычислите™ ля и используются при измерённи ускорений сладу ощем непоередственн.о после калибровки,

Функционированке узлов и элемен- тов устройства при измерении ускорений, действующих на объект то же, что V5 при калибро бке Расчет действующего на устройство ускорения W осуществляется вычислителем с учетом хранимых в его памяти значений К, и К„ по измеренному количеству им

и К в двух последовапульсов N /I

тельных замерах по выражений

W К,Ы,, - К,М,,

При измерении устройством изменяющихся во времени ускорений исключается динамическая ошибка, вызванная конечным быстродействием измерителя Использование полученных при калибровке непосредственно перед измерением ускорения значений коэффициен-- тов К и К исключает ошибкиj вызываемые температурными изменениями параметров устройства

Формула изобретения

1, Устройство для измерения ускорений, содержащее корпус в В1-1де трубки с гермообъемом заполненным демпфирующей жидкостью, два проводящих инерционных тегта HMBICSUHX плотность соответственно больше и меньше плотности жидкостиS дискретные датчики положения инерционных тел относительно корпуса и вычислитель;, отличающееся тем, что, с дельго повышения точности измерения, в него введены постоянный магнит в форме цилиндра, размещенный в гермообъеме на равных расстояниях от торцов корпуса, катушка размагничивания, помещенная на наружной поверхности трубки над постоянньгг магнитом, четыре пары контактов регистрации крайних положений инерционных тел, генератор эталонной частоты, две схемы 2ИЛИ-НЕ,

две счетные схемы, источник питания и выключатель, причем выходы первого и второго датчиков положения соединены соответственио с первыми входами перЕОЙ и второй счетных схем первьй и второй выходы которь : соединены с Шфор --5ационньк--1Я входагш ВЬЕ- чиспителя, вторые взсодь счетных схем подключены соответственно к зыхода: первой и второй схем 2ИЛИ--НЕ,, а третьи входы - к вькоду генератора эталонной частоты, входь; кан:дой схемы 2ИЛИ-НЕ подключены 4epas две пары контактов регистрад;-1и крайних поло- 5кекий сооч ветствуйщих инерщ-юнных тел к второму исто - ника питания, который через выключатель соединен также с катушкой размагяичи-

ваниЯ;

2, Устройство по п, 1. о т л и - ч а о щ е е с я тем, что какдая счетная схема состоит из счетного триггера, трех схем 2Р1., трех счетчикоБр двух регистров сдвига и двух регистров памятиi причем первый вход счетной схемы соединен с первыми входами: первой к второй схем 2Hs. вторые входы которых подключень( соответственно к инверсному и прямомз выходам счетного триггера, а выходь через пер- зьш к второй счетчики - к - чтормани-- онным входам первого и второго регистров памяти соответстзеннс5 входы

синхронизации регистров памяти соединены с nepBbu-LH выходами первого и второго рег истров сдвига соответственно вторые входы которых подключены к входам установки нуля второго и

первого счетчиков соответственно, входы тактовых импульсов обоих регистров сдвига соединены с выходом третьей схемы 2И, а информзлионные входы с прямым и инверсным выходами счетного

триггера соответственно;, вход счетного триггера соединен с вькодом переноса третьего счетчика, счетный вход которого подключен к выходу тре

тьей схемы 2И,, выходы первого и второго регистров памяти являются соответственно первьш и вторьм выход ai-ли счетной схемьц первый вход третьей схемы 2И - вторым входомS а второй вход - третьим входом счетной схемы.

Sut.i

6KC«f

.t

SkM.f