Дифференциальный частотный струнный датчик Советский патент 1979 года по МПК G01P21/00 

1

Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быть использовано для повышения точности струнных датчиков, измеряющих ускорение летательных аппаратов.

Известны струнные датчики 1, преобразующие входное механическое воздействие в частоту колебания струн, разность которых пропорциональна входному воздействию.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является струнный акселерометр 2, в котором для линеаризации выходной характеристики частоты колебаний обеих струн суммируются и сравниваются с частотой эталонного генератора, а сигнал отклонения от эталонной частоты воздействует на исполнительный орган, который корректирует частоту струн.

К недостаткам известного устройства следует отнести невысокую точность линеаризации, обусловленную недостаточной точностью известных исполнительных органов.

Целью изобретения является повышение точности линеаризации выходной характеристики датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальный частотный струнный датчик, содержащий схемы суммирования и вычитания частот и генератор эталонной

частоты, введены формирователь импульсов, две схемы совпадения, статический и счетный триггеры, при этом вход формирователя импульсов подключен к выходу схемы суммирования частот, входы первой схемы совпадения подключены к генератору эталонной частоты и выходу статического триггера, а выход - к входу счетного триггера, входы статического триггера подключены к нулевому выходу счетного триггера и выходу схемы вычитания частот, а к входам второй схемы совпадения подключены выход формирователя и единичные выходы счетного и статического триггеров.

Иа фиг. 1 представлена схема действия

дифференциального частотного струнного

датчика; на фиг. 2 - графики, поясняющие

ее работу.

Выходы дифференциального частотного

струнного датчика 1 связаны с вычитающей 2 и суммирующей 3 схемами. Выход с вычитающей схемы 2 связан с первым входом статического триггера 4. Единичный выход этого триггера связан с первыми входами

схем совпадения 5 и 6. Второй вход схемы совпадения 5 связан с выходом генератора 7 эталонной частоты. Выход этой схемы совпадения соединен со счетным входом триггера 8, единичный выход которого связан со вторым входом схемы совпадения 6, третий вход которой через формирователь 9 импульсов связан с выходом суммирующей схемы. Нулевой выход счетного триггера 8 связан со вторым входом статического триггера 4. Устройство работает следующим образом. Выходные сигналы /i и /2 с дифференциального частотного струнного датчика ноступают на блок выделения суммарного (/1+/2) и разностного (fi-/2) сигналов. Сигнал разности поступает на вход статического триггера 4, и он опрокидывается в положение, при котором на вход первой и второй схем совпадения поступает сигнал разрешения (см. фиг. 2 Т1). Первым импульсом следующим с генератора опорной частоты FO (фиг. 2 А) счетный триггер переходит в единичное состояние (фиг. 2 Т2). Единичный сигнал триггера разрешает проходить импульсам суммарной частоты (фиг. 2 В) через вторую схему совпадения на выход датчика. Второй импульс FO, поступающий на вход счетного триггера, опрокидывает его в противоположное состояние, и вторая схема совпадения запирается. При этом сигнал, снимаемый с противоположного плеча счетного триггера, обнуляет статический триггер, запирая первую схему совпадения до того момента, пока не поступит сигнал со схемы выделения разности частот, и цикл преобразования повторится. Частоты на выходе дифференциального частотного струнного датчика равны: /1 - /01 у г -f 1 Л-/,а}/1-. где /01 и/02 - номинальные частоты струн, , , I равные - где / - длина струны, Т - номинальное натяжение, р -линейная плотность струны, ДГ - приведенное растяжение или сжатие струны пропорциональное входному воздействию. На выходе схем, выделяющих сумму и разность частот, получим: /1 /а /01 Н f 7 Л + Л-/о,|/И-- + /„)/1 После преобразования сигнал на выходе второй схемы совпадения имеет вид последовательности импульсов, среднее значение частоты F которой равно: р (/|-Л)(/1+/2) Подставив в выражение (3) выражение (2), получим: /ДГ1/ Д7 I/ 1-Г -т- X 1/ ДУ1/ /01 (/ 1+-7- +/02 у 1-у После преобразований значение частоты выходного сигнала запишем: ооА уп9 (/01 -/02) + 7 (/01 + /02) . (5) В случае, если , запишем: (откуда видно, что частота на выходе датчика линейно зависит от входного воздействия. В связи с тем, что выходной сигнал датчика связан линейной зависимостью с входным сигналом, а дополнительное силовое воздействие на струны со стороны исполнительного механизма отсутствует, точность измерения повышается. Формула изобретения Дифференциальный частотный струнный датчик, содержащий схемы суммирования и вычитания частот и генератор эталонной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности линеаризации выходной характеристики датчика, в него введены формирователь импульсов, две схемы совпадения, статический и счетный триггеры, при этом вход формирователя подключен к выходу схемы суммирования частот, входы первой схемы совпадения подключены к генератору эталонной частоты и выходу статического триггера, а выход - к входу счетного триггера, входы статического триггера подключены к нулевому выходу счетного триггера и выходу схемы вычита;,ня частот, а к входам второй схемы совпадения подключены выход формирователя и единичные входы счетного и статического триггеров. Псточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Новицкий П. В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., 1970, с. 143-145. 2.Селезнев В. П. Навигационные устройства. М., 1974, с. 351-353 (прототип).

П-Л П П ,,-л

рп пппппппппппп,..

П П П П П .

пп пппп пппп пп.

П П П П П , .,

liL JUILJLJL

rf

ipu2.2