Акселерометр Советский патент 1990 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано для измерений в системах управления подвижнь х объектов, работа- . в широком диапазоне частот.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона рабочих частот акселерометра

На фи-г. 1 представлен предлагаемый акселерометр; на фиг. 2 - электрическая схема преобразователя перемещения в электрический сигнал.

Акселерометр состоит из корпуса 1, инерционного элемента 2, упругого подвеса 3, двух пар обмоток 4 и 5. Упругий подвес 3 закреплен в корпусе. Инерционный элемент 2 соединен упругим подвесом 3 с корпусом 1. Пары обмоток 4 и 5 идентичны, размещены внутри корпуса симметрично относительно его поперечной оси. Оси обмоток сов- падшот с измерительной осью инерционного элемента, которая является одновременно продольной осью . Между обмотками и инерционным элементом имеются воздушные зазоры.

Преобразователь состо ит из двух пар индуктивностей L и Ъ, двух емкостей C и CQ и LC-фильтра 6.

Устройство работает следуюш;им образом.

При перемещении акселерометра с ускорением вдоль измерительной оси 00 инерционный элемент 2 отклоняется вдоль этой же оси от начального положения. При этом изменяются величины

-vl

«

СО

С71

яЛ.

возду)т1ых зазоров между инерционным элементом и парами обмоток 4-и 5, что

.прнводат к. изменению индуктивнрстей

i обмбгок, входяпдах в преобразователь перёгющения, .

Принцип работы преобразователя заключается в следующем,

. Напряжение переменного -тока от источника .питания передается на плечо

t iocva - QbKOCfb 0ц. Мрет и ЬС-фильтр .настроены в резонанс. Как известно,

..и ндуктивность обмотки определяется выражением

Ъ-

.- KX К:7К,Ь1;

(1)

(

где К,j.Krts К - постоянные, завнся- щте от. параметров обмотки; .

66 веашчина. воздушного зазора, т.е; .в данг ном случае перемещения инерци- О1ШОГО элемента . , вд.оль оси 00 (со

своим знаком),

Из расчета мостовой схемы следует, что если индуктивности.L и Lg изме- 1 яются по закону (1) при изменегши j, настройка моста в резонанс, не нарушается,

. При изменении воздушного зазора (si индуктивности одной пары обмоток там, где БО здушный зазор уменьшился, уве- личиваются, а индуктивности другой пары обмоток уменьшаются, Напряже ние, снимаемое с индуктивностей L, Ln суммируется в настроетгом в резонанс LC-фильтре, и на выходе поелед него результиру ои ;ее напряжемте пропорционально величине перемещения инерционного элемента

- . . ,

где К постояннаяJ зависящая от конструктивных параметров Преобразователь, выполненный на резонансном принципе обладает .всеми преимуществами, -присуш тми резонан- ; сным схемам.

Расчет показывает, что входное ; сопротивление резонансного моста бллзко к бесконечности,, а выходное сопротивление равно нулю, что позво,ляет использовать преобразовател.ь как согласующий элемент, привс.дит к умень шеншо потребления энергии и уменьше

1ШЮ влияния сопротивления нагрузки на точность измерения.

Как показывает практика, йо.тери конденсаторов очень малы (например, конденсаторы на высокочастотной изоляционной керамике имеют тангенс угла потерь порядка 10 ) и не оказьгоают практически . влияния на ,точность ра.боты схемы.

Точность работы преобразователя зависит от добротности индуктивностей. Из расчета электрической схемы (фиг, 2) следует, что погрешность измерения Дд, связанная с добротностью Q обмотки, определяется по формула

А л -К -т;,;

Q

Q2

где К - постоянная, зависящая от параметров схемы,

.В реальйлх схемах . Следова- тельно,.при Д д имеет порядок сотых долей процента.

Остальные погрешности, связанные с наличием сопротивления нагрузки, влиянием шунтируюш тх сопротивлений и т.д., в сумме не превосходит погрешнос га .Д Q.

Расчеты показывают, что оптимальный диапазон pa6o4iix частот схем такого типа назсодится в пределах сотен .килогерц. Следовательно., акселерометр целесообразно использовать в системах управления, работающих на высоких частотах.

Таким обр

использов.ание резод

5

н;ансно1 о принципа расширяет диапазон рабо -ни частот S уменьшает погрешности измерения, обусловленные сопротивле- 1ием нагрузки 5 потерями в сердечника и т.д.,, уменьшает необходимую мощность источ1шка питания.

Формула изобретения Акселерометр, содержащий корпус, в котором на упругом подвесе закреплен ичег) т.ио.гный элемент, преобразователь перемещения инерционного элемента в электрический сигнах, состоящий из четырех обмоток и /двух емкостей, вы- полнен.ных по мостовой резонансной схеме, и источник питания, о т л и ч а- ю щ и и с я теMS что, с целью расширения диапазона частот и повышения точности измерения, г него введен ЬС-фильтр5 при этом преобразователь . перемещения выполнен в виде двух пар обмоток ивдуктивностей, размещенных

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорений в системах управления, работающих в широком диапазоне частот. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение диапазона рабочих частот акселерометра. При действии ускорения инерционный элемент перемещается и изменяется воздушный зазор. Там, где воздушный зазор уменьшается, увеличиваются индуктивности одной пары обмоток, а индуктивности другой пары обмоток уменьшаются. Напряжение, снимаемое с индуктивностей L₁ и L₂, суммируется в настроенном в резонанс LC-фильтре, а на выходе последнего результирующее напряжение пропорционально величине перемещения инерционного элемента. 2 ил.

(Ри-1.