Акселерометр Советский патент 1982 года по МПК G01P15/08 

(5) АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для измерения линейных ускорений с представлением ре зультата в цифровой форме. Известны акселерометры, содержащие полный ротор, частично заполненный Жидкостью с большим коэффициенто отражения, например, ртутью, и при водимый в равномерное движение двигателем, и фотоэлектрический датчик положения жидкости Вследствие того, что выражение для градуировочной характеристики ли неаризуется, имеет место погрешность нелинейности. Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является акселерометр, содержащий полный цилиндр с жидкостью, составленной в виде сме си двух компонентов с различными пло ностями и различными степенями оптической прозрачности, привод постоянНОЙ скорости и фотоэлектрический датчик положения L2. Однако 8 данном устройстве имеет место погрешность нелинейности, ве- личина которой растет с увеличением измеряемого ускорения. Эта погрешность обусловлена линеаризацией выражения для градуировочной характеристики. Цель изобретения - повышение точности измерения путем устранения погрешности нелинейности. Указанная цель достигается тем, что в акселерометр введены два двоичных счетчика, схема переноса прямого и обратного кодов, схема задержки, триггер, элементы И и ИЛИ, при этом первый датчик положения соединен с первым входом элемента ИЛИ,выход- которого соединен с первым входом схемы задержки, а выход схемы задержки соединен со входами первого счетчика, второй датчик положения со-. единен с.перЬы входами первого и Э90 второго элементов И, выход Bfoporo элемента И соединен со вторым входом элемента ИШ, а выход первого элемента И соединен со вторым входам схе мы задержки, причем вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым выхо дами триггера и с первым и вторым входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с первым входом триггера, а второй вход триггера - с выходом пятого элемента И, входы которого соединены с выходами нулевых разрядов второго счетчика, причём выходы первого счетчика через схему переносов прямого и обратного кодов соединены с входами разрядов второго счетчика со сдвигом на один разряд в сторону старшего разряда, при этом схема переноса пря МОго и обратного кодов соединена с двумя входами схемы задержю1. На чертеже представлена схема акселерометра. Акселерометр содержит измерительно-преобразовательную головку 1, которая состоит из двух датчиков 2 и 3 положения и чувстю1тельного элемента 4 а виде сосуда, частично заполненного жидкостью и приво мого в ра номерное вращение двигателем, триггер 5, элементы И 6-10, элемент ИЛИ схему 12 задержки, двоичные счетчики 13 и И, схему 15 переноса прямог и обратного кодов. Устройство работает следующим образом. Чувствительный элемент 4 измерительно-преобразовательной головки 1 воспринимает информацию о величине и знаке ускорения, которая измеряется с помощью датчиков 2 и 3 положения. С зыходов датчиков положения снимают ся сигн-алы в виде 1 1слоимпульсной по следовательности, при этом на выходе датчика 2 число импульсов равно N (а + bj)Yl, а на выходе датчика 3 NJ {a-bj)A, где а и Ь не которые постоянные эффициенты; линейное ускорение, подл жащее измерению, Разность квадратов числа импульсо на выходе датчика 2 и датчика 3 есть линейная функция ускорению N, - Nj 2b-j Реализация данной зависимости осу ществляется предлагаемой схемой. В исходном положении триггер 5 и счетчики 13 и 1 находятся в нулевом состоянии. Первой начинает поступа ь импульсная последовательность с выхода датчика 2 через элемент ИЛИ 11 и схе.му 9 задержки. Счетчик 13 производит подсчет этого числа импульсов. Этими же импульсами осуществляется поразрядный перенос прямого кода числа, записанного в счетчике 13, в счетчик 14. Перенос кода начинается с младшего разряда счетчика 13 и осуществляется по счетным входам счетчика 1 через схему 15 переноса прямого и обратного кодов со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов. При этом устройство работает в соответствии с рекуррентным соотношенив (n-lf - 2(п-1)1, t. (П-1Г - 2(п-1)1, (4) где и - текущее значение входного количества импульсов. Таким образом с поступлением каждого очередного импульса с выхода датчика 2 положения в счетчике И записывается число, равное квадрату числа входных импульсов. Схема 12 задержки обеспечивает постоянство импульсов в счетчике 13 после окончания переноса импульсов из счетчика 13 в счетчик I. После окончания поступления импульсов с выхода датчика 2 счетчик переводится в исходное состояние, а в счетчике I записывается код.М , соответствующий квадрату числа входных импульсов. Затем начинают поступать импульсы с выхода датчика 3, элемент )1 7 при этом открь1т потенциалом с нулевого выхода триггера 5. 8 данном режиме, т.е. по второму входу, устройство работает аналогично. Отличие заключается лишь в том, что в счетчик 1А че- . рез схему 15 переноса переносится обратный код числа, записанного в счетчике 13. В итоге после прекращения поступления Nj импульсов с выхода датсчетчике }Ц будет записано чика 3 в .число, равное . По команде Опрос осуществляется считывание состояния разрядов счетчика 1 и триггера 5. При этом воз/ложны два случая. 1. N - Nj 0. С поступлением команды Опрос подтверждается состояние триггера Si что соответствует знаку +, а величина ускорения определяется кодом на выходе счетчика И. 59 2, N - N., 0. В момент n N , где П2 текущее значение количества импульсов на выходе датчика 3 счетчик }Ц переходит в исходное состояние, что приводит к появлению импульса на выходе элемента И 10. При этом триггер 5 переводится в новое состояние, и элементы И 6-и И 9 открываются Сигнал на выходе элемента И 9 соответствует знаку -. Остальная часть импульсов с выхода датчика 3 поступает в усУройство по первому входу, что приводит к переносу в счетчик I прямых кодов чисел из счетчика 13. По окончании поступления импульсов с выхода датчика 3 формируется команда Опрос, и информация о величине ускорения со счетчика Н и элементов И 8 и ,И 9 выдается на выход, а триггер 5 возвращается в исходное состояние. Таким образом, применение дополнительно введенных двоичных счетчиков, |схем переноса и задержки, а также триггера и элементов И и ИЛИ позволяет полностью устранить погрешность нелинейности, так как при этом выходной сигнал представляется в виде разности квадратов числа импульсов, а в известном устройстве выходной сигнал представляется путем разложения разностей числа импульсов, в степенной ряд по аргументу и отбрасыванию нелинейных членов этого,ряда. В предлагаемом устройстве, кроме того, увеличивается крутизна градуировочной характеристики акселерометра. Формула изобретения Акселерометр, содержащий измерительно-преобразовательную головку, со стоящую из чувствительного элемента 36 в виде сосуда, частично заполненного жидкостью, и связанного с приводом постоянной скорости и двух датчиков положения, отличаю1чийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два двоичных счетчика, схема переноса прямого и обратного кодов, схема задержки, триггер, элементы И и ИЛИ при этом первый датчик положения соединен с первым входом элемента ИД1, выход которого соединен с первым входом схемы задержки, а выход схемы задержки соединен со входами первого счетчика, второй датчик положения соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход второго элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ, а выход первого элемента И соединен со вторым входом схемы задержки, при чем вто рые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым выходами триггера и с первым и вторым входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с первым входом триггера, а второй вход триггера - с выходом пятого элемента И, входы которого соединены с выходами нулевых разрядов второго -счетчика, причем выходы первого счетчика через схему переносов прямого и обратного кодов соединены с входами разрядов второго счетчика со сдвигом на один разряд в сторону старшего разряда, при этом схема переноса прямого и обратного кодов соединена с двумя входами схемы задержки. Источники информации, принятые во внинан е пРи экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № ISSSB, кл. G 01 Р 15/08, 1Э72. 2.Авторское свидетельство СССР }Г «/ЭОЗ, кл. G01 Р 15/08, 1973.