Компенсационный акселерометр Советский патент 1992 года по МПК G01P15/13 

сл

С

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и уменьшение динамической погрешности. Действие ускорения вызывает перемещение инерционного элемента (ИЭ) 2, которое преобразователем (ПП) 4 преобразуется в электрический сигнал. Сигнал с выхода ПП 4 через вход сумматора 10 и усилитель 5 поступает в 1 обмотку 7 обратного преобразователя (ОП) 6, который создает компенсирующее усилие. Движение ИЭ 2 вызывает сигнал во 2 обмотке 8 ОП 6, который после усиления предварительным усилителем 11 поступает на другой вход сумматора 10 и вход выходного усилителя 12. Выходной сигнал усилителя 12 через 3 обмотку 9 ОП 6 создает демпфирующее усилие, которое с усилием, создаваемым обмоткой 7, приводит к успокоению колебаний.1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения статических и динамических ускорений подвижных объектов.

Известен акселерометр, содержащий инерционный элемент, колебательную систему, преобразователь перемещения в электрический сигнал, усилитель цепи прямого преобразования с дифференцирующими цепями коррекции, обратный преобразователь, масштабный резистор и активный RC- фильтр, подключенный к масштабному резистору.

Наиболее близким по технической сущности является акселерометр, содержащий инерционный элемент, колебательную систему, преобразователь перемещения в электрический сигнал, усилитель цепи прямого

преобразования, соединенный через масштабный резистор к первой катушке обратного преобразователя, а также самостоятельный канал демпфирования, состоящий из последовательно соединенных второй обмотки обратного преобразователя, предварительного усилителя и выходного усилителя, выход которого соединен с третьей катушкой обратного преобразователя.

Недостатком данного акселерометра является то, что минимальные искажения АЧХ наблюдаются в нем в достаточно узком интервале частот, например при динамической ошибке минус 2,5% от 0 до 0,5 CO/WQ . При малых значениях ufc требования минимума динамической ошибки в широком интервале частот не выполнимы.

го

00 00

о

Лч|

Цель изобретения-расширение частотного диапазона и уменьшение динамической погрешности.

Отличительными признаками устройства является введение сумматора и дополнительных связей между его первым входом и выходом преобразователя перемещения, между его вторым входом и выходом предварительного усилителя канала демпфирования, между его выходом и входом усилителя цепи прямого преобразования.

На чертеже представлена схема предлагаемого акселерометра.

На схеме 1 - чувствительный элемент, 2 - инерционный элемент, 3 - колебательная система, 4 - преобразователь перемещения в электрический сигнал, 5 - усилитель цепи прямого преобразования, 6 - обратный преобразователь, 7 - первая обмотка обратного преобразователя (ОП) 8 - вторая обмотка ОП, 9 - третья обмотка ОП, 10 - масштабирующий резистор, 11, 12 - предварительный усилитель и выходной усилитель канал демпфирования, 13 - калибровочный резистор, 14- сумматор.

Акселерометр работает следующим образом.

При воздействии постоянного или переменного ускорения на чувствительный элемент 1, т.е. на инерционный элемент 2 и колебательную систему 3, инерционный элемент 2 смещается относительно своего исходного состояния. Перемещение инерционного элемента 2 преобразовывается в преобразователе 4 в электрический сигнал, который подается через один из входов сумматора 14, на вход усилителя цепи прямого преобразователя 5, усиливается в нем и подается через масштабирующий резистор в 1-ю обмотку 7 ОП 6. В результате взаимодействия тока в этой обмотке с полем посто- янного магнита ОП возникает сила, стремящаяся возвратить инерционный элемент 2 в исходное состояние. Изменение ускорения во времени приводит к колебаниям инерционного элемента 2. В этом случае во второй обмотке 8, подключенной к входу предварительного усилителя 11, наводится ЭДС, пропорциональная скорости перемещения инерционного элемента 2. Эта ЭДС усиливается усилителем 11 и с его выхода подается на вход выходного усилителя мощности 12 канала демпфирования и на другой

вход сумматора 14, с выхода которого на вход усилителя 5. Сигналы с выходов усилителей 5 и 12 подаются в первую 7 и третью 9 обмотки ОП 6. Взаимодействие демпфирующих токов в обмотках 7 и 9 с полем постоянного магнита ОП 6 приводит к успокоению колебаний инерционного элемента. Совокупное действие двух этих сигналов приводит к возможности формирования плоской без подъемов АЧХ в

достаточно широком интервале.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно увеличить частотный диапазон измерений и уменьшить динамические погрешности по сравнению с

известными решениями. Экспериментально подтверждено, что предлагаемое решение обеспечивает одновременное уменьшение динамической погрешности и увеличение частотного диапазона измерений не менее чем в (1,5-2) раза.

Формула изобретения Компенсационный акселерометр, содержащий чувствительный элемент, включающий в себя инерционный элемент и колебательную систему, связанные с ним преобразователи перемещения в электрический сигнал и обратный преобразователь, усилитель, выход которого через масштабирующий резистор подключен к первой обмотке обратного преобразователя, последовательно соединенные вторую обмотку обратного преобразователя, предварительный усилитель, выходной усилитель,

калибровочный резистор и третью обмотку обратного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и уменьшения динамической погрешности, в него введен сумматор, один вход которого подключен к выходу преобразователя перемещения в электрический сигнал, другой вход соединен с выходом предварительного усилителя, а выход подключен к входу усилителя.

AJ ГТУ-лГ Л J-4 Л .д....---1 jj, -. jj r-v j

.

I

--t

„..J 5 ц.