CN102466735B - 加速度计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加速度计，包括激励变压器，激励变压器的原边绕组连接方波发生器，副边绕组连接表头，表头的位移传感器绕组通过第一电容与依次串联的前置放大器、调节器、功率放大器连接；表头的反馈绕组一端接入功率放大器输出的反馈电流I反，另一端通过并联的采样电阻和第二电容接地；采样电阻和第二电容输出电压U0。所述表头包括设置在磁液中的高磁能级磁钢和短路套，高磁能级磁钢两端被磁性所吸附的磁液中的磁粉形成球形支撑，球形支撑将高磁能级磁钢和短路套支撑于壳体之中。本发明可实现力发生器或位移传感器的功能优化，充分满足整机的需要。

Description

加速度计
技术领域
本发明涉及测量设备领域，特别涉及加速度计。
背景技术
具有耐高低温、抗冲击、抗振动、可靠性高、寿命长、灵敏度高等诸多有点的加速度计，是石油钻井测量设备和测井设备必备的测量工具。目前，许多厂家采用磁液悬浮式加速度计，但现有的磁液悬浮式加速度计的结构特点只能采用兼顾硬磁特性和软磁特性的磁能级较低的永磁材料，否则，难以实现力发生器或位移传感器的功能优化，兼顾两者的结果无法进一步提高力发生器和位移传感器的性能，不能充分满足整机的需要。
发明内容
本发明的目的提供一种加速度计，可实现力发生器或位移传感器的功能优化，充分满足整机的需要。
本发明一种加速度计，包括激励变压器，激励变压器的原边绕组连接方波发生器，副边绕组连接表头，表头的位移传感器绕组通过第一电容与依次串联的前置放大器、调节器、功率放大器连接；表头的反馈绕组一端接入功率放大器输出的反馈电流I反，另一端通过并联的采样电阻和第二电容接地；采样电阻和第二电容输出电压U0。
优选的，所述表头包括设置在磁液中的高磁能级磁钢和短路套，高磁能级磁钢两端被磁性所吸附的磁液中的磁粉形成球形支撑，球形支撑将高磁能级磁钢和短路套支撑于壳体之中。
优选的，高磁能级磁钢和短路套的外围分别设位移传感器绕组和反馈绕组。
本发明一种加速度计，包括激励变压器，激励变压器的原边绕组连接方波发生器，副边绕组连接表头，表头通过电容与依次串联的前置放大器、调节器、功率放大器连接；功率放大器的输出端通过第一电阻连接运算放大器的正输入端，通过串联的采样电阻和第三电阻连接运算放大器的负输入端；运算放大器输出端输出电压U0。采样电阻和第三电阻的公共端与表头连接，用于传送采样电流I反到表头。
优选的，所述运算放大器的正输入端通过第二电阻接地，输入端通过第四电阻连接输出端。
优选的，所述表头包括设置在磁液中的高磁能级磁钢和短路套，高磁能级磁钢两端被磁性所吸附的磁液中的磁粉形成球形支撑，球形支撑将高磁能级磁钢和短路套支撑于壳体之中。
优选的，高磁能级磁钢和短路套的外围分别设有位移传感器绕组和反馈绕组。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明可实现力发生器或位移传感器的功能优化，充分满足整机的需要。
附图说明
图1为加速度计的表头结构图；
图2为本发明加速度计第一实施例结构图；
图3为本发明加速度计第二实施例结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，示出加速度计的表头结构，表头主要由高磁能级磁钢1、短路套2、外壳3、位移传感器绕组4、反馈绕组5、磁液7、胶管6及伺服回路等组成。高磁能级磁钢1和反馈绕组5组成磁电力反馈器。
高磁能级磁钢1和短路套2设置在磁液7中，高磁能级磁钢1两端被磁性所吸附的磁液7中的磁粉形成球形支撑，球形支撑将活动部件高磁能级磁钢1和短路套2支撑于壳体3之中。由于球形支撑是磁液7构成的，其摩擦甚微，是个理想的支撑方式。
高磁能级磁钢1和短路套2的外围分别设有位移传感器绕组4和反馈绕组5。
本发明采用胶管来吸收因温度变化所引起的磁液热胀冷缩的体积变化，也构成了磁液的环路，用胶管替代现有的圆形波纹片，简化了结构。本发明位移传感器4完全脱离永磁材料导磁率的方法，在高磁能级磁钢1外部套一层合适的导电率高的短路套2，这对增设的传感器绕组起到了短路环的作用，这一方法对原有结构的改动也不大，但效果很好。
本发明解决了磁液悬浮加速度计的技术瓶颈，这种短路环位移传感器替代原有的导磁率为基础的位移传感器之后，高磁能级磁钢1的功能只限于在力发生器中建立永磁磁场的单一的作用，跟其它类型的加速度计一样可以从有利于力发生器特性的角度来选择磁钢的牌号。
参见图2，示出本发明加速度计第一实施例结构，包括激励变压器T1，激励变压器T1的原边绕组连接方波发生器U1，副边绕组连接表头U2，表头U2通过电容C1与依次串联的前置放大器U3、调节器U4、功率放大器U5连接。功率放大器U5的输出端通过电阻R1连接运算放大器U6的正输入端，通过串联的电阻Rs和电阻R3连接运算放大器U6的负输入端；运算放大器U6的正输入端通过电阻R2接地，输入端通过电阻R4连接输出端，输出端输出电压U0。
电阻RS和电阻R3的公共端与表头U2连接，用于采样信号I反。
当表头输入轴方向出现加速度时，高磁能级磁钢1和短路套2产生位移，此时位移传感器绕组4的电感因短路套2的位移而一增一减，由激励变压器T1副边绕组和位移传感器绕组4组成的电桥出现不平衡，电桥输出电压对应于位移的大小和方向，电桥输出电压经伺服回路的前置放大器U3前置放大，调节器U4相敏解调、功率放大器U5放大之后，向反馈绕组5输入相应的反馈电流I反，反馈电流I反产生的磁场与高磁能级磁钢1作用产生磁电力，这一磁电力与输入加速度所产生的惯性力相平衡，此时反馈电流I反与输入加速度成正比，完成了加速度变换成电流的使命，反馈电流I反流经采样电阻Rs可获得电压U0输出。
本发明可实现力发生器或位移传感器的功能优化，充分满足整机的需要。
从图2可知，表头的位移传感器绕组4输出端(A点)上接入反馈电流I反，因此采样电阻也成为位移传感器绕组4的负载，直接影响着位移传感器绕组4的特性；另外将反馈电流I反转换成电压U0时，为了消除绕组温度系数的影响，须加入温度补偿电路。
参见图3，示出本发明加速度计第二实施例结构，包括激励变压器T1，激励变压器T1的原边绕组连接方波发生器U1，副边绕组连接表头U2，表头U2的位移传感器绕组4通过电容C1与依次串联的前置放大器U3、调节器U4、功率放大器U5连接；表头U2的反馈绕组5一端接入功率放大器U5输出的反馈电流I反，另一端通过并联的电阻Rs和电容C2接地；电阻Rs和电容C2输出电压U0。
表头U2分离的两个绕组与对应的短路套2和高磁能级磁钢1分别完成位移传感器和力发生器的功能。这种构成能将电阻Rs的一端落在信号地上，不需要温度补偿电路，也可以不受限制地将电容C2并联在Rs上，这有助于提高加速度计的动态特性。位移传感器绕组4输出端只接前置放大器U3，其负载较轻，减小了磁干扰力。
总之，以上的技术方法，从原理上、结构组成上打破了传统的理念，突破了长期未能解决的技术关键，为磁液悬浮加速度计的进一步发展和推广应用打下了牢固的基础。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种加速度计，其特征在于，包括激励变压器，激励变压器的原边绕组连接方波发生器，副边绕组连接表头，表头的位移传感器绕组通过第一电容与依次串联的前置放大器、调节器、功率放大器连接；
表头的反馈绕组一端接入功率放大器输出的反馈电流I反，另一端通过并联的采样电阻和第二电容接地；采样电阻和第二电容输出电压U0。
2.如权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述表头包括设置在磁液中的高磁能级磁钢和短路套，高磁能级磁钢两端被磁性所吸附的磁液中的磁粉形成球形支撑，球形支撑将高磁能级磁钢和短路套支撑于壳体之中。
3.如权利要求2所述的加速度计，其特征在于，高磁能级磁钢和短路套的外围分别设位移传感器绕组和反馈绕组。
4.一种加速度计，其特征在于，包括激励变压器，激励变压器的原边绕组连接方波发生器，副边绕组连接表头，表头通过电容与依次串联的前置放大器、调节器、功率放大器连接；
功率放大器的输出端通过第一电阻连接运算放大器的正输入端，通过串联的采样电阻和第三电阻连接运算放大器的负输入端；运算放大器输出端输出电压U0，采样电阻和第三电阻的公共端与表头连接，用于传送采样电流I反到表头。
5.如权利要求4所述的加速度计，其特征在于，所述运算放大器的正输入端通过第二电阻接地，所述运算放大器的负输入端通过第四电阻连接输出端。
6.如权利要求4所述的加速度计，其特征在于，所述表头包括设置在磁液中的高磁能级磁钢和短路套，高磁能级磁钢两端被磁性所吸附的磁液中的磁粉形成球形支撑，球形支撑将高磁能级磁钢和短路套支撑于壳体之中。
7.如权利要求6所述的加速度计，其特征在于，高磁能级磁钢和短路套的外围分别设有位移传感器绕组和反馈绕组。
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