СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ КОМПЕНСАЦИОННОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА Советский патент 1995 года по МПК G01P15/08 G01P21/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в компенсационных акселерометрах, имеющих чувствительный элемент с упругим подвесом, дифференциальный датчик положения, датчик момента и встроенный усилитель.

Известен способ компенсации температурной погрешности акселерометра, заключающийся в том, что в собранном акселерометре определяют температурные погрешности отдельных блоков акселерометра, затем с помощью вспомогательных элементов изменяют температурные характеристики акселерометра в сторону уменьшения температурных погрешностей.

Этот способ принят за прототип и описан в литературе. Недостатком его является то, что он не устраняет температурных изменений аддитивной погрешности акселерометра.

Целью изобретения является уменьшение аддитивной погрешности акселерометра.

Цель достигается способом компенсации температурной погрешности компенсационного акселерометра, заключающимся в том, что в собранном акселерометре определяют температурные погрешности отдельных блоков акселерометра, затем с помощью вспомогательных элементов изменяют температурные характеристики акселерометра в сторону уменьшения температурных погрешностей, при котором предварительно соединяют блоки акселерометра между собой установленной полярностью входных и выходных клемм блоков, измеряют значение аддитивного выходного сигнала акелерометра при этом первом варианте соединения и двух значениях температуры окружающей среды, меняют при втором варианте полярности соединения блоков между собой и повторяют измерения при тех же двух значениях температур окружающей среды, по результатам всех измерений определяют значения и знаки температурных коэффициентов аддитивной погрешности, обусловленной изменением характеристики следящей системы k_си упругого подвеса k_y, после чего окончательно соединяют блоки акселерометра между собой по первому варианту включения, если знаки коэффициентов k_с и k_y одинаковы, и по второму варианту включения, если знаки этих коэффициентов противоположны.

В соответствии с предлагаемым способом блоки акселерометра соединяются между собой в таком варианте полярностей входных и выходных клемм блоков, при котором составляющие температурной аддитивной погрешности, обусловленные изменением характеристик следящей системы и упругого подвеса, имеют разные знаки и компенсируют друг друга. При этом происходит уменьшение температурного изменения аддитивной погрешности акселерометра до 5-10 раз.

Отличительные признаки заявленного акселерометра заключаются в том, то предварительно соединяют блоки акселерометра между собой установленной полярностью входных и выходных клемм блоков, измеряют значение аддитивного выходного сигнала акселерометра при этом первом варианте соединения и двух значениях температуры окружающей среды, меняют при втором варианте полярности соединения блоков между собой и повторяют измерения при тех же двух значениях температуры окружающей среды, по результатам всех измерений определяют значения и знаки температурных коэффициентов аддитивной погрешности, обусловленной изменением характеристик следящей системы k_с и упругого подвеса k_y, после чего окончательно соединяют блоки акселерометра между собой по первому варианту включения, если знаки коэффициентов k_c и k_y одинаковы, и по второму варианту включения, если знаки этих коэффициентов противоположны.

На фиг. 1 приведена блок-схема акселерометра, поясняющая осуществление заявленного способа; на фиг.2 схема соединения; на фиг.3 показаны угловые положения чувствительного элемента относительно вектора ускорения свободного падения g, при которых выходной сигнал акселерометра определяется воздействием соответствующих элементов акселерометра.

Акселерометр имеет чувствительный элемент 1 с упругим подвесом, дифференциальный датчик положения 2, усилитель 3 следящей системы, датчик момента 4, измерительное устройство 5 (см. фиг.1). Чувствительный элемент 1 с упругим подвесом, датчик положения 2, усилитель следящей системы 3, датчик момента 4 конструктивно выполнены в одном устройстве датчике акселерометра.

В датчике акселерометра чувствительный элемент 1 под действием инерционной силы, вызванной ускорением, отклоняется от положения равновесия. Это отклонение датчиком положения 2 преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем 3 и поступает в датчик момента 4, где электрический сигнал преобразуется в компенсационную силу, уравновешивающую инерционную силу. Измерительное устройство 5 измеряет сигнал акселерометра, определяя величину и направление ускорения.

На фиг. 2 показана схема электрических соединений блоков акселерометра, где точками и звездочками показана полярность их включения. Напряжение возбуждения U_в датчика положения 2, выход датчика положения 2, начало и конец компенсационной катушки датчика момента 4 включены относительно входной и выходной цепей усилителя 3 в такой полярности, чтобы обеспечить получение отрицательной обратной связи в следующей системе акселерометра.

Способ осуществляют следующим образом. Предварительно соединяют датчик положения 2, датчик момента 4 с усилителем 3, измерительное устройство 5 с датчиком момента 4 и усилителем 3 с начально установленной полярностью их сигналов в соответствии с фиг.2. При этом при одном значении температуры окружающей среды измеряют аддитивный выходной сигнал U_о, значение которого определяется выражением
U_o K_g [ α_c-C_o(α_y-α_c)] (1) где K_g крутизна выходной характеристики акселерометра;
α_c ошибка углового согласования следящей системы;
α_y угловое положение чувствительного элемента, при котором сила, вызванная проекцией ускорения свободного падения на реальную измерительную ось, уравновешивает силу, создаваемую упругим подвесом чувствительного элемента;
С_о относительная жесткость упругого подвеса.

Затем при другом значении температуры окружающей среды измеряют новое значение U_оt аддитивного нулевого сигнала акселерометра, имеющего вид
U_ot K_g [ α_c+Δα_ct-C_o(α_y+
+Δα_yt-α_c-Δα_ct)] (2) где Δα_ct изменение углового положения чувствительного элемента, вызванное изменениями характеристик элементов следящей системы с температурой;
Δα_yt изменение углового положения чувствительного элемента, вызванное температурным изменением силы, создаваемой упругим подвесом.

Вычитая из выражения (2) выражение (1), получают выражение для температурного изменения ΔU_ot аддитивной погрешности акселерометра
ΔU_ot K_g [ Δα_ct-C_o(Δα_yt-Δα_ct) (3)
Затем изменяют на противоположную полярность включения блоков акселерометра. Измеряют аддитивный выходной сигнал акселерометра при двух указанных температурах окружающей среды, определяют температурное изменение аддитивного сигнала Δ U_оt' акселерометра при втором варианте включения блоков акселерометра, имеющее выражение Δ U_ot' K_g [-Δα_ot-C_o(Δα_yt+Δα_ct)] (4)
Температурные составляющие аддитивной погрешности Δα_ct и Δα_ytмогут быть выражены следующим образом:
Δα_ct= k_c Δt (5)
Δα_yt k_y Δt, (6) где Δ t разность между двумя значениями температуры, при которых производились измерения;
k_c температурный коэффициент аддитивной погрешности, вызванной изменением характеристик следящей системы;
k_y температурный коэффициент аддитивной погрешности, вызванной изменением характеристик упругого подвеса. Подставив в выражения (3) и (4) выражения (5) и (6), получим
Δ U_ot K_g Δ t [k_c (1 + C_o) k_y C_o] (7)
Δ U_ot' K_g Δ t [-k_c (1 + C_o) k_y C_o] (8)
По результатам всех измерений значений аддитивной погрешности акселерометра при двух значениях температуры окружающей среды определяют на основании выражений (7) и (8) значения и знаки температурных коэффициентов аддитивной погрешности, обусловленной изменением характеристик следящей системы k_c и упругого подвеса k_y
k_c=
(9)
k_y=
(10)
После этого окончательно подсоединяют датчик положения, датчик момента к усилителю, измерительное устройство к датчику момента и усилителю по первому варианту включения блоков акселерометра, если знаки коэффициентов k_c и k_y одинаковы, и по второму варианту включения, если знаки этих коэффициентов противоположны.

Использование: приборостроение, регулировка и проверка компенсационных акселерометров. Сущность изобретения: блоки акселерометра соединяют между собой установленной полярностью входных и выходных клемм блоков. Измеряют значение аддитивного выходного сигнала акселерометра при первом варианте соединения и двух значениях температуры окружающей среды. Меняют при втором варианте полярности соединения этих блоков между собой и повторяют измерения при тех же двух значениях температур окружающей среды. По результатам всех измерений определяют значения и знаки температурных коэффициентов аддитивной погрешности, обусловленной изменением характеристик следящей системы и упругого подвеса После этого окончательно соединяют блоки акселерометра между собой по первому варианту включения, если знаки коэффициентов и одинаковы, и по второму варианту включения, если знаки этих коэффициентов противоположны. 3 ил.

СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ КОМПЕНСАЦИОННОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА, заключающийся в том, что в собранном акселерометре определяют температурные погрешности отдельных блоков акселерометра, затем с помощью вспомогательных элементов изменяют температурные характеристики акселерометра в сторону уменьшения температурных погрешностей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения аддитивной погрешности акселерометра, предварительно соединяют блоки акселерометра между собой установленной полярностью входных и выходных клемм блоков, измеряют значение аддитивного выходного сигнала акселерометра при этом первом варианте соединения и двух значениях температуры окружающей среды, меняют при втором варианте полярности соединения блоков между собой и повторяют измерения при тех же двух значениях температур окружающей среды, по результатам всех измерений определяют значения и знаки температурных коэффициентов аддитивной погрешности, обусловленной изменением характеристик следящей системы K_с и упругого подвеса K_у, после чего окончательно соединяют блоки акселерометра между собой по первому варианту включения, если знаки коэффициентов K_с и K_у одинаковы, и по второму варианту включения, если знаки этих коэффициентов противоположны.