Линейный акселерометр Советский патент 1976 года по МПК G01P15/08 

1

Изобретение относится к области приборостроения и предиазначено для измерения линейных ускорений летательных аппаратов.

Известный линейный акселерометр содержит инерциоиную массу в электромагнитном подвесе, жестко связанную с источником резонансного излучения, коллиматор, нриемиик излучения и электронную схему измерения.

Недостатком такого устройства является то, что его чувствительность значительно ниже расчетной для заданной мессбауэровской пары. Причиной погрешности является неплос -о-параллельное движение источника излучения, жестко связанного с подвижной массой, относительно приемника гамма-квантов, например резонансного счетчика.

В предложенном акселерометре для повышения точности измерения коллиматор выполнен враш,аюшимся с двумя коллимируюшими отверстиями равных диаметров, одно из которых соосно с источником резонансного излучения, а другое смещено на величину среднего радиуса концентрического кольца.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Основными элементами линейного акселерометра являются: источник 1 гамма-резонансного излучения, подвижная масса 2, коллимагор 3 гамма-излучения, приемник 4 гаммаквантов, блок 5 усиления сигнала, нормализатор 6 сигналов но амплитуде и длительности, блок 7 компенсации, генератор 8 опорного нанряжения, дискриминаторы 9 и 10 верхнего и нижнего уровней резонансной линии, блок 11 5 дифференцирования, фильтр 12 переменной составляющей, блоки 13 и 14 управления положением подвижной массы акселерометра, уиравляюшие катушки 15, двигатель 16 для вращения коллиматора, бок 17 синхронизиру0 ющих импульсов.

Принцип работы акселерометра следующий.

Мессбауэровский источник излучения из

тонкой фольги в виде концентрического

кольца с опорным пятном в геометрическом

5 центре жестко связан с одним из торцов подвижной массы 2. Излучение источннка гамма-квантов регистрируется приемником, например резонансным счетчиком, последовательно с каждого участка концентричес0 кото кольца при вращении коллиматора, а с центрального участка излучающей поверхности источника поток гамма-квантов непрерывно попадает в чувствительный объем детектора. Для последовательного съема показаний

5 сиоверхности концентрического кольца источника излучения применен вращающийся коллиматор 3 с двумя коллимирующими отверстиями равных диаметров, одно из которых совпадает с геометрическим центро.м коллиматора и

0 продольной осью подвижной массы, а второе

отверстие смещено к кромке коллиматора на велИЧину, равную среднему радиусу концентрического кольца. При вращении коллиматора с некоторой частотой второе отверстие носледозателыш обегает каждый участок излучающей поверхности концентрического кольца. В случае движения нодвижной массы без перекоса (продольная ось подвижной массы не изменяет свое направление) скорость всех участков концентрического колыца и, соответственно, центрального пятна одинакова, т. е. количество гамма-квантов, проходящих через первое и второе отверстие, постоя-нно во вращении и равно друг другу. При этом, если отсутствует ускорение, то приемник излучения регистрирует количество имнульсов, соответствующее выбранному режиму на полуширине резоиансной линии. Для повышения чувствительности и возможности измерения з«ака ускорения, как правило, работают на одном из склонов резонансной линии, -смещая начало отсчета в точку с максимальной крутизной. Гамма-кванты, зарегистрированные приемником в виде -импульсов, усиливаются в блоке 5 и нормализуются по амплитуде и длительности блоком 6 и поступают в блок 7 сравнения, на второй вход которого поступают сигналы от генератора 8 опорного напряжения. При таком преобразовании величина опорного напряжения сравнивается с величиной напряжения сигнала и при отсутствии ускорения эти напряжения взаимно компенсируются, т. е. при отсутствии ускорения в этом случае напряжение на выходе блока 7 равно нулю. При появлении ускорения на выходе блока появляется сигнал, амплитуда которого пропорциональна ускорению, а фаза определяет знак ускорения. С выхода блока 7 сигнал поступает на дискриминаторы-ограничители верхнего 9 и нижнего 10 уровня резонансной линии, которые служат для выделения линейного участка резонансной линии по верхнему и нижнему уровню. В случае, если величина скорости подвижной массы превышает линейный участок резонансной линии, то измерительный тракт переключается на компенсационный режим работы за счет подачи на все управляющие катушки сигнала, который противодействует дальнейшему движению подвижной массы акселерометра.

При движении подвижной массы с некоторым перекосом точки излучающей поверхности приобретают неодинаковую скорость, причем общий спектр скоростей по всем точкам может перекрыть полностью ширину резонансной линии. Для исключения такой погрешности в акселерометр вводится вращающийся коллиматор с двумя отверстиями, одно из которых последовательно «обегает источник излучения концентрической формы и при движеНИИ точек источника с различными скоростями приемник гамма-квантов зафиксирует это различие в виде изменения интенсивности излучения При повороте коллиматора на 360°. Сигналы с выхода верхнего и нижнего ограничителя поступают в блок 11 дифференцирования и фильтр 12 переменной составляющей, где происходит выделение переменной составляющей общего сигнала. Для определения не только величины ускорения, но и направления отклонения источника излучения ОТ продольной оси первоначального положения подвижной массы используется блок 17 временных синхронизирующих импульсов, который связан с блоком 12 измерительного

тракта, а вход блока синхронизирующих временных импульсов связан с двигателем, вращающим коллиматор. При повороте последнего на определенный угол синхронизирующие импульсы от двигателя вращения поступают

-на вход блока временных интервалов, который выдает серию импульсов в измерительный тракт. Импульсы временных интервалов проявляются в измерительном тракте на фоне общего сигнала в виде меток, производя по которым отсчет имеется возможность определить в каждый момент направление отклонения подвижной массы в процессе движения. С выхода блока 12 переменной составляющей сигналы поступают в блоки управления положением подвижной массы акселерометра, в которых по амплитуде сигнала, его фазе и синхронизирующим меткам задается сигнал для управления положением подвижной массы с учетом направления отклонения и величины отклонения.

Формула изобретения

Линейный акселерометр, содержащий инерционную массу в электромагнитном подвесе, жестко связанную с источником резонансного излучения в виде круга и концентрического кольца, коллиматор, приемник излучения и электронную схему измерения, отличающ н и с я тем, ЧТО, с целью повышения точности измерения, коллиматор выполнен вращающимся с двумя коллимирующими отверстиями равных диаметров, одно из которых соосно с источником резонансного излучения, а другое смещено на величину среднего радиуса концентрического кольца.