АН СССР Советский патент 1973 года по МПК G01P15/08 

Изобретен-ие относится к измерительной техн:и.ке.

Известен акселерометр из основного авт. св. № 298894 содержащий корпус, инерционную массу в форме шара, систему бесконтактной подвески в виде катушек возбуждеиия, помещенных в магнитопроводы, расположенные по трем взаимно перпендикулярным осям диаметрально противоположно отпосительно щара, систему датчиков перемещения в виде измерительных катущек, расположенных на тех же магнитопроводах концентрично с катушками возбуждения, генератор звуковой частоты, коммутаторы выполненные, например, в виде электромеханического ключа, связанного с реле времени и соединенного с одним выводом катушек возбуждения и с выходным зажимом генератора звуковой частоты, а также блок демпфирования, выполненный в виде трех балансных транзистор.ных усилителей с эмиттерной связью, коллекторные цепи которых через диоды соединены со вторыми выводами катушек возбуждення соответствуюн1их калалов, причем аподыи катоды диодов подсоедплены через емкости к заземленному выходному зажиму генератора звуковой частоты.

Такой акселерометр характеризуется узостью динамического диапазона и связанной с этим возможностью нотер.и измерительной информации нри действин ускорений, превьинающих установленный предел измерения. Это происходит вследствие работы а1кселерометра по жестко фи ксир01ванной программе, при отсутствии связи между положением пнерционной массы и моментом включения катущек возбуждения.

Кроме того, время замкнутого состояния коммутатора выбирается липгь из условия малости его по сравнеппю с длительностью режима измерения. Вследствие этого момент отключения катушек возбуждения не привязан к онределенной фазе колебаний инерционной массы, из-за чего скорость ее движения оказывается в этот момент случайной величиной.

Наличие остаточной скорости в начале режима измерения увеличивает порог чувствительности и снижает точность.

Предлагаемый акселерометр отличается от известного тем, что он снабжен амплитудным

дискриминатором, инвертором н двумя схемами «ИЛИ, входы первой пз которых соединены со входами второй и с выходами датчиков перемеп1,епня, выход первой схемы «ИЛИ связап со входом дискриминатора непосредственно, а второй - через инвертор н нервую схему «ИЛИ, причем выход дискриминатора присоединен к реле временн коммутатора.

На фиг. 1 изображена конструктивая схема предлагаемого акселерометра; на фиг. 2 -

электрическая схема одного из его каналов.

Во внутренней полости корпуса 1 акселерометра свободно подвешена инерционная масса 2 в форме шара, изготовленная из токопроводяшего материала, например из алюминия, меди или серебра. На внутренних стенках корпуса жестко закреплены три пары измерительных катушек 3, 4. Концеитрично с «ими расположены .катушки возбуждения 5 и 6, являюш,иеся элементами беоконтактиой подвески инерционной массы. Катушки 3-6 расположены на магнитопроводах 7. Число пар катушек выбирается paiBHHM числу измеряемых компонент вектора ускорения.

Измерительные катуш1ки 3 и 4 (фиг. 2) включены в контуры генератора радиочастоты 8 и 9, выходы которых соединены со входами смесителя 10. Генераторы 8, 9 и смеситель 10 образуют дифференциальный частотный датчик перемешения. Выход смесителя 10 связан со входом блока двойного цифрового дифференцирования 11 и входом частотного демодулятора 12. Выход демодулятора 12 подключен через блок аналогового дифференцирования 13 к входу блока демпфирования 14. Катушки возбуждения 5 и 6 одним своим выводом соединены через ключ 15 с выходным зажимом генератора звуковой частоты 16. Ключ 15 управляется реле времени 17. Вторые выводы катушек возбуждения 5 и 6 связаны с блоком демнфирования.

Акселерометр снабжен амплитудным дискриминатором 18, инвертором 19 и «ИЛИ 20 и 21. Входы схемы «ИЛИ 21 соединены с соответствуюпхими входами схемы «ИЛИ 20, с выходами датчиков перемешения и выходом частотного демодулятора 12. Выход схемы «ИЛИ 21 связан со входо1М дискриминатора 18 непосредственно, а выход схемы 20 - через инвертор 19 и схему «ИЛИ 21. Выход амплитудного дискриминатора 18 присоединен к реле времени 17.

Акселерометр ра ботает следуюшим образом.

При замьжании ключа 15 под действием им1пульса реле времени 17 по катушка.м возбуждения 5 и 6 протекает ток от генератора звуковой частоты 16 и инерционная масса 2 выводится в центральное положение. Длительность состояния ключа 15 такова, что отношение ее к полупериоду собственных колебаний инерционной массы составляет целое число. В режиме измерения ключ 15 разом1Кнут, катушки возбуждения 5 и 6 обесточены.

При ускоренном движении корпуса 1 прибора инерционная масса 2 отклоняется от центрального положения равновесия. При этом возможны два случая.

В первом случае величина действуюш,его ускорения такова, что напряжение на выходе частотного демодулятора 12 (на выходе датчика перемешения), пропорциональное смешению инерционной массы, до момента очередного замыкания ключа 15 не достигает значения, достаточного для срабатывания амплитудного дискриминатора 18. Движение массы происходит до тех пор, пока ключ 15 не за.мкнется.

Длительность замкнутого и разомкнутого состояний ключа 15 в этом случае задает реле времени 17.

Во -втором случае действующее ускорение существенно больше, чем в первом случае.

При этом инерционной массы 2 за время, меньшее установленного времени (до момента следующего замыкания ключа 15), достигает критической величины, например 80% рабочего зазора. Напряжение с выхода

частотного демодулятора 12 оказывается достаточным для срабатывания амплитудного дискриминатора 18 (например, заторможенного блокинг-генератора). Амплитудный дискриминатор вырабатывает короткий импульс, который, поступая на реле времени 17, вызывает его срабатывание и замыкание ключа 15, после чего инерционная масса 2 возвращается в центральное положение, и весь процесс измерения повторяется.

Изменение положения инерционной массы относительно измерительных катушек 3 и 4 приводит к появлению на выходе смесителя 10 разностной частоты, пропорциональной перемещению массы, а на выходе блока двойного цифрового дифференцирования 11 - сигнала, пропорционального измеряемому ускорению.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить динамический диапазон

и повысить точность измерения.

Предмет изобретения

Акселерометр по авт. св. № 298894, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона и повышения точности измерения, он снабжен амплитудным дискриминатором, инвертором и двумя схемами

«ИЛИ, входы первой из которых соединены со входами второй и с выходами датчиков перемешения, выход первой схемы «ИЛИ связан со входом дискриминатора непосредствеино, а второй - через инвертор и первую схему

«ИЛИ, причем выход дискриминатора присоединен к реле времени коммутатора.