Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке современных прецизионных акселерометров.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является "Компенсационный акселерометр с дискретным выходом" по а.с. 1839853 от 24.08.78 г., содержащий чувствительный элемент с датчиками смещения и силы, усилительно-преобразующий блок, аналого-цифровой интегратор, командное устройство, коммутатор и блок изменения масштабного коэффициента, выполненный в виде усилителя постоянного тока с цепочкой последовательно включенных резисторов на его входе и параллельно включенными резисторами в цепи обратной связи, к выходу которого параллельно подключена цепочка параллельно соединенных резисторов, а последовательно - обмотка датчика силы через цепочку параллельно соединенных резисторов и конденсаторов, при этом входные резисторы усилителя и параллельно соединенные резисторы и конденсаторы связаны с нормально замкнутыми контактами коммутатора, а резисторы обратной связи усилителя и резисторы параллельной его выходу цепочки подключены через нормально разомкнутые контакты коммутатора.
Недостатком данного акселерометра является погрешность измерения малых ускорений, обусловленная большой постоянной времени установления входного тока аналого-цифрового интегратора (АЦИ) акселерометра.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точности акселерометра в режиме измерения малых ускорений за счет уменьшения времени установления входного тока АЦИ.
Эта цель достигается тем, что в акселерометре по а.с. 1839853 на выход усилительно-преобразующего устройства включен резистивный двухполюсник, содержащий резисторы с сопротивлениями, меньшими пропорционально коэффициенту блока изменения масштабного коэффициента (БМ), чем у соответствующих резисторов этого блока, включенных последовательно с датчиком силы, при этом резисторы двухполюсника зашунтированы дополнительными нормально замкнутыми контактами коммутатора, конденсаторы блока БМ через дополнительные нормально разомкнутые контакты коммутатора связаны с соответствующими резисторами двухполюсника, а через дополнительные нормально замкнутые контакты подключены к соответствующим резисторам БМ, включенным последовательно с датчиком силы.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в предварительном заряде конденсатора блока изменения масштабного коэффициента входным током АЦИ, что уменьшает время установления входного тока АЦИ в режиме измерения малых ускорений до пренебрежимо малой величины и исключает возможность возникновения соответствующей погрешности измерения.
На чертеже приведен пример упрощенной структурной схемы предлагаемого акселерометра, где обозначено:
1 - чувствительный элемент, содержащий:
2 - воспринимающий элемент,
3 - датчик смещения,
4 - датчик силы;
5 - усилительно-преобразующий блок;
6 - аналого-цифровой интегратор;
7 - блок изменения масштабного коэффициента с элементами R1 1÷R1 n, R2, C1 1÷C1 n;
8 - коммутатор;
9 - командный блок;
10 - резистивный двухполюсник с резисторами Rg1÷Rgn;
iвх - входной ток АЦИ;
iос - ток обратной связи акселерометра.
Выход датчика смещения 3 подключен ко входу усилительно-преобразующего устройства 5, выход которого через двухполюсник 10 подключен ко входу АЦИ 6, который через блок изменения масштабного коэффициента 7 соединен с датчиком силы 4. Выходы командного блока 9 подключены к коммутатору 8, контакты которого связаны с Rg1÷Rgn блока 10 и R1 1÷R1 n, C1 1÷C1 n блока 7.
В исходном состоянии резисторы Rg1÷Rgn двухполюсника 10 зашунтированы нормально замкнутыми контактами коммутатора 8, а конденсаторы C1 1÷C1 n блока 7 через другие нормально замкнутые контакты коммутатора 8 подключены к соответствующим резисторам R1 1÷R1 n того же блока 7.
Предлагаемый акселерометр работает следующим образом.
Перед началом измерения конкретного значения малого ускорения по команде с блока 9 коммутатор 8 отключает конденсатор C1 i от резистора R1 i, расшунтирует резистор Rgi и подключает C1 i через контакты коммутатора 8 к резистору Rgi. По прохождении времени, достаточного для заряда конденсатора С1 i до напряжения Ui=iвхi·Rgi, коммутатор 8 по соответствующей команде блока 9 отключает C1 i от Rgi, шунтирует Rgi и подключает C1 i параллельно R1 i. При этих переключениях обязательно соблюдение соответствия полярности заряда конденсатора С1 i в обоих случаях - в блоке 7 и его переключении на вход АЦИ 6.
По принципу работы предлагаемого акселерометра входной ток АЦИ 6 - iвхi связан током обратной связи - ioci соотношением iвхi=ioci·Ki, где Кi - коэффициент изменения масштабного коэффициента акселерометра при переводе его в режим измерения малых ускорений, равный
где Rgc - омическое сопротивление датчика силы 4.
Вследствие этого напряжения iвхi·Rgi и ioci·R1 i равны c большой точностью и после обратного переключения конденсатора С1 i параллельно резистору R1 i переходный процесс по входному току АЦИ 6 из-за заряда конденсатора C1 i практически отсутствует.
Таким образом, и погрешность акселерометра, обусловленная этим переходным процессом, как показали лабораторные исследования, практически равна нулю.
За базовый образец может быть принят "компенсационный акселерометр с дискретным выходом" по а.с. 1839853, который усовершенствуется предлагаемым изобретением. Этот акселерометр имеет следующие основные характеристики в режиме измерений малых ускорений:
1. Дискретность выходной информации - 300 кГц/g.
2. Время установления входного тока АЦИ - 60 сек.
3. Погрешность определения значения ускорения из-за переходного процесса по входному току АЦИ - 2-3·10-3.
4. Потребляемая мощность ≤5 Вт.
Предлагаемый акселерометр по сравнению с базовым образцом имеет несколько усложненную схему (введен резистивный двухполюсник и задействованы дополнительные контакты коммутатора), а положительный эффект заключается в улучшении следующих основных характеристик:
1) время установления входного тока АЦИ ˜3 сек;
2) погрешность определения значения ускорения из-за переходного процесса по входному току АЦИ - 5·10-4%.
При этом остальные параметры и характеристики базового образца не ухудшаются.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР С ДИСКРЕТНЫМ ВЫХОДОМ | 1978 |
|
SU1839853A1 |
Компенсационный акселерометр | 1974 |
|
SU1839839A1 |
КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР | 1999 |
|
RU2155965C1 |
АКСЕЛЕРОМЕТР КОМПЕНСАЦИОННОГО ТИПА | 1986 |
|
RU2042955C1 |
АКСЕЛЕРОМЕТР КОМПЕНСАЦИОННОГО ТИПА | 2010 |
|
RU2434233C1 |
КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР | 1996 |
|
RU2096785C1 |
ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ СТЕНД ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ | 1996 |
|
RU2142643C1 |
Стабилизированный источник питания | 1979 |
|
SU851381A1 |
Стабилизированный источник питания | 1981 |
|
SU1029167A1 |
КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР | 1996 |
|
RU2107301C1 |
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке современных прецизионных акселерометров. Сущность: акселерометр содержит чувствительный элемент с датчиком силы и датчиком смещения, усилительно-преобразующий блок, блок изменений масштабного коэффициента, командное устройство и коммутатор. При этом блок изменения масштабного коэффициента выполнен в виде усилителя постоянного тока с цепочкой последовательно включенных резисторов на его входе и параллельно включенными резисторами в цепи обратной связи. К выходу усилителя параллельно подключена цепочка параллельно соединенных резисторов, а последовательно - обмотка датчика силы через цепочку параллельно соединенных резисторов и конденсаторов. Входные резисторы усилителя и параллельно соединенные резисторы и конденсаторы связаны с нормально замкнутыми контактами коммутатора. Резисторы обратной связи усилителя и резисторы параллельной его выходу цепочки подключены через нормально разомкнутые контакты коммутатора. Кроме того, на выход усилительно-преобразующего устройства включен резистивный двухполюсник, содержащий резисторы, сопротивления которых меньше, чем у соответствующих резисторов блока изменения масштабного коэффициента, включенных последовательно с датчиком силы. При этом резисторы двухполюсника зашунтированы дополнительными нормально замкнутыми контактами коммутатора. Конденсаторы блока изменений масштабного коэффициента через нормально разомкнутые контакты коммутатора связаны с соответствующими резисторами двухполюсника. Дополнительные нормально замкнутые контакты коммутатора подключены к соответствующим резисторам блока масштабного коэффициента, включенным последовательно с датчиком силы. Технический результат: повышение точности. 1 ил.
Компенсационный акселерометр с дискретным выходом по авт.св. №1839853, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, на выход усилительно преобразующего устройства включен резистивный двухполюсник, содержащий резисторы с сопротивлениями, меньшими пропорционально коэффициенту деления блока изменения масштабного коэффициента, чем у соответствующих резисторов этого блока, включенных последовательно с датчиком силы, при этом резисторы двухполюсника зашунтированы дополнительными нормально замкнутыми контактами коммутатора, конденсаторы блока изменения масштабного коэффициента через дополнительные нормально разомкнутые контакты коммутатора связаны с соответствующими резисторами двухполюсника, дополнительные нормально замкнутые контакты коммутатора подключены к соответствующим резисторам блока изменения масштабного коэффициента, включенным последовательно с датчиком силы.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР С ДИСКРЕТНЫМ ВЫХОДОМ | 1978 |
|
SU1839853A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Авторы
Даты
2006-06-20—Публикация
1981-12-31—Подача