компенсационный акселерометр
Классы МПК: | G01P15/13 путем измерения силы, необходимой для возвращения инерционной массы в нулевое положение |
Автор(ы): | Баженов В.И., Джанджгава Г.И., Соловьев В.М. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-08-21 публикация патента:
20.08.2003 |
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерителям линейных ускорений с компенсационным преобразованием с магнитоэлектрическим силовым преобразователем. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик положения, усилитель, магнитоэлектрический силовой преобразователь, компенсационная катушка которого подключена к выходу усилителя, а к ней подключена цепь из последовательно соединенных первого и второго резисторов, причем первый резистор зашунтирован конденсатором. К точке соединения компенсационной катушки с цепью из последовательно соединенных первого и второго резисторов подключено интегродифференцирующее звено с передаточной функцией, определяемой расчетным соотношением. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения линейного ускорения. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Компенсационный акселерометр, содержащий чувствительный элемент акселерометра, датчик положения, усилитель, магнитоэлектрический силовой преобразователь, компенсационная катушка которого подключена к выходу усилителя, причем к компенсационной катушке подключена цепь из последовательно соединенных первого и второго резисторов, а первый резистор зашунтирован конденсатором, отличающийся тем, что к точке соединения компенсационной катушки с цепью из последовательно соединенных первого и второго резисторов подключено интегродифференцирующее звено с передаточной функциейгде Т1, Т2 - постоянные времени;
S - преобразователь Лапласа,
причем
Т1= r1С;
где r1 - сопротивление первого резистора;
С - емкость конденсатора;
r2 - сопротивление второго резистора.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерителям линейных ускорений с компенсационным преобразованием с магнитоэлектрическим силовым преобразователем. Известны компенсационные акселерометры [1] , [2], содержащие чувствительный элемент акселерометра, датчик положения, усилитель, магнитоэлектрический силовой преобразователь, нагрузочный резистор. Наиболее близким по технической сущности является компенсационный акселерометр [3] , содержащий чувствительный элемент акселерометра, датчик положения, усилитель, магнитоэлектрический силовой преобразователь, компенсационная катушка которого подключена к выходу усилителя, причем к компенсационной катушке подключена цепь из последовательно соединенных первого и второго резисторов, а первый резистор зашунтирован конденсатором. Недостатком такого компенсационного акселерометра является динамическая погрешность, обусловленная включением параллельно одному из резисторов конденсатора, что равносильно введению в компенсационный акселерометр апериодического звена. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения линейного ускорения. Данный технический результат достигается в компенсационном акселерометре, содержащем чувствительный элемент акселерометра, датчик положения, усилитель, магнитоэлектрический силовой преобразователь, компенсационная катушка которого подключена к выходу усилителя, причем к компенсационной катушке подключена цепь из последовательно соединенных первого и второго резисторов, а первый резистор зашунтирован конденсатором, тем, что к точке соединения компенсационной катушки с цепью из последовательно соединенных первого и второго резисторов подключено интегродифференцирующее звено с передаточной функцией:где T1, Т2 - постоянные времени;
S - преобразователь Лапласа;
причем
Т1=r1C;
где r1 - сопротивление первого резистора;
С - емкость конденсатора;
r2 - сопротивление второго резистора. Путем включения в компенсационном акселерометре интегродифференцирующего звена устраняется вносимое параллельно соединенными первым резистором и конденсатором запаздывание в следящей системе компенсационного акселерометра. В результате уменьшается динамическая погрешность компенсационного акселерометра и повышается точность измерения линейного ускорения. На чертеже представлена электрическая схема компенсационного акселерометра. В компенсационном акселерометре датчик положения 1, выполненный, например, в виде трансформаторного преобразователя с обмоткой возбуждения, запитываемой переменным напряжением UB, и сигнальной обмоткой на чувствительном элементе акселерометра 2 подсоединен своей сигнальной обмоткой к входу усилителя 3 следящей системы акселерометра. Чувствительный элемент акселерометра 2 выполнен в виде маятника, подвешенного посредством упругой опоры. К выходу усилителя 3 включена компенсационная катушка 4 магнитоэлектрического силового преобразователя 5, к которой подключена цепь из последовательно соединенных первого резистора R1 и второго резистора R2. Параллельно первому резистору R1 подключен конденсатор С. К точке соединения компенсационной катушки 4 с цепью из резисторов R1, R2 и конденсатором С подключено интегродифференцирующее звено 6 с передаточной функцией:
где Т1, Т2 - постоянные времени;
S - преобразователь Лапласа,
причем
T1 = r1C;
где r1 - сопротивление первого резистора R1;
С - емкость конденсатора С;
r2 - сопротивление второго резистора R2. Компенсационный акселерометр работает следующим образом. При наличии линейного ускорения под действием инерционной силы происходит изменение положения чувствительного элемента акселерометра 2, которое преобразуется посредством датчика положения 1 в электрический сигнал, поступающий на вход усилителя 3. Посредством проходящего с выхода усилителя 3 тока компенсационной катушки 4 в магнитоэлектрическом силовом преобразователе 5 создается компенсационная сила, уравновешивающая инерционную силу. Одновременно проходящим через компенсационную катушку 4 током I (S) на цепи из первого резистора R1, второго резистора R2 создается напряжение
При статическом линейном ускорении напряжение U"1(S)
U"1(S) = I(S) (r1=r2) (5)
При измерении низкочастотного линейного ускорения возникает динамическая погрешность U(S):
Посредством интегродифференцирующего звена 6 напряжение U1(S) преобразуется в выходное напряжение компенсационного акселерометра Ua(S)
Ua(S)=U"1(S) W(S) (7)
При подстановке в формулу (7) выражений (1), (2), (3),(4) получается
Ввиду того, что выражение (8) идентично выражению (5), следует, что измерения статического линейного ускорения и низкочастотного линейного ускорения производятся с одинаковой точностью. Таким образом, в компенсационном акселерометре происходит устранение динамической погрешности. Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1028I63, кл.G 01 Р 15/13, 1981 г. 2. Патент США 4507965, кл.G 01 P 15/13, 1985 г. 3. Патент СССР 1795374 A1, кл.G 01 Р 15/13, 15/08, 1993 г.
Класс G01P15/13 путем измерения силы, необходимой для возвращения инерционной массы в нулевое положение
акселерометр - патент 2527660 (10.09.2014) | |
акселерометр - патент 2526589 (27.08.2014) | |
компенсационный акселерометр - патент 2514151 (27.04.2014) | |
компенсационный акселерометр - патент 2513667 (20.04.2014) | |
компенсационный акселерометр - патент 2513665 (20.04.2014) | |
чувствительный элемент микромеханического компенсационного акселерометра - патент 2497133 (27.10.2013) | |
акселерометр - патент 2485524 (20.06.2013) | |
акселерометр - патент 2481588 (10.05.2013) | |
компенсационный акселерометр - патент 2478212 (27.03.2013) | |
компенсационный акселерометр - патент 2478211 (27.03.2013) |