RU1579231C - Method for determining nonlinearity of null-point accelerometer with compensating section - Google Patents
Method for determining nonlinearity of null-point accelerometer with compensating section Download PDFInfo
- Publication number
- RU1579231C RU1579231C SU4467982A RU1579231C RU 1579231 C RU1579231 C RU 1579231C SU 4467982 A SU4467982 A SU 4467982A RU 1579231 C RU1579231 C RU 1579231C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- accelerometer
- frequency
- coefficients
- inverter
- nonlinearities
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля и регулировки компенсационных акселерометров. The invention relates to measuring equipment and can be used to control and adjust compensation accelerometers.
Целью изобретения является расширение частотного диапазона определения нелинейности характеристики акселерометров. The aim of the invention is to expand the frequency range for determining the nonlinearity of the characteristics of accelerometers.
На фиг. 1 представлена схема компенсационного акселерометра, поясняющая способ определения нелинейности; на фиг.2 пример частотной характеристики усилителя акселерометра с корректирующими звеньями. In FIG. 1 is a diagram of a compensation accelerometer explaining a method for determining non-linearity; figure 2 an example of the frequency response of the amplifier of the accelerometer with corrective links.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит чувствительный элемент 1 акселерометра с датчиком положения 2 и магнитоэлектрическим преобразователем 3. Чувствительный элемент 1 охвачен отрицательной обратной связью через усилитель 4. К выходу усилителя в цепь обратного преобразователя 3 включен нагрузочный резистор 5, а к обмотке обратного преобразователя через балластный резистор 6 подключен генератор 7 переменной ЭДС. Последовательно с обратным преобразователем включен амперметр 8 переменного тока, а в выходную цепь усилителя подключен амперметр 9 переменного тока. Параллельно нагрузочному резистору 5 и обратному преобразователю 3 присоединены соответственно фазометры 10 и 11. A device that implements the proposed method contains a sensitive element 1 of the accelerometer with a position sensor 2 and a magnetoelectric transducer 3. The sensitive element 1 is covered by negative feedback through an amplifier 4. A
При работе компенсационного акселерометра измеряемое ускорение, действующее по оси чувствительности, отклоняет чувствительный элемент 1 акселерометра от положения равновесия. Это отклонение регистрируется датчиком положения 2, сигнал с которого через усилитель 4 и обратный преобразователь 3 создает момент, равный моменту, действующему на чувствительный элемент от измеряемого ускорения. Таким образом, ток в обратном преобразователе 3, а следовательно, и напряжение на нагрузочном резисторе 5 оказываются пропорциональными измеряемому ускорению. When the compensation accelerometer is operating, the measured acceleration acting along the sensitivity axis deflects the sensor 1 of the accelerometer from the equilibrium position. This deviation is recorded by the position sensor 2, the signal from which through the amplifier 4 and the inverter 3 creates a moment equal to the moment acting on the sensor from the measured acceleration. Thus, the current in the inverter 3, and therefore the voltage across the
Компенсационному акселерометру присуща нелинейность характеристики преобразования ускорения в выходное напряжение. Одной из причин, вызывающей нелинейность, является возмущающий момент, возникающий в результате искажения магнитного поля в обратном преобразователе при прохождении по его катушке тока. Погрешность в измерении ускорения в результате действия возмущающего момента обратного преобразователя Δ а1описывается выражением
Δa1= P21a2-P31a3, где P21, P31 коэффициенты квадратичной и кубической нелинейностей, обусловленные возмущающим моментом;
а измеряемое ускорение.Compensation accelerometer inherent nonlinearity of the conversion of acceleration into output voltage. One of the causes of nonlinearity is the disturbing moment arising as a result of distortion of the magnetic field in the inverse transducer during the passage of current through its coil. The error in the measurement of acceleration as a result of the disturbing moment of the inverse transducer Δ a 1 is described by the expression
Δa 1 = P 21 a 2 -P 31 a 3 , where P 21 , P 31 are the coefficients of the quadratic and cubic nonlinearities due to the disturbing moment;
but the measured acceleration.
Другой причиной, вызывающей нелинейность характеристики акселерометра, является неравномерность магнитной индукции в зазоре магнитопровода обратного преобразователя. Погрешность в измерении ускорения, вызванная неравномерностью индукции Δа2, подчиняется выражению
Δа2=Р2φа2+Р3φа3, где Р2φ,Р3φ- коэффициенты квадратичной и кубической нелинейностей, обусловленные неравномерностью магнитной индукции.Another reason causing the non-linearity of the accelerometer characteristic is the non-uniformity of magnetic induction in the gap of the inverter magnetic circuit. The error in the measurement of acceleration caused by the irregularity of the induction Δa 2 obeys the expression
Δа 2 = Р 2φ а 2 + Р 3φ а 3 , where Р 2φ , Р 3φ are the coefficients of quadratic and cubic nonlinearities due to non-uniformity of magnetic induction.
Влияние нелинейностей акселерометра проявляется в появлении ошибки в измерении переменного ускорения или при измерении постоянного ускорения при наложении на него переменной составляющей. Частотные искажения, присущие усилителю с корректирующими звеньями, делают эту ошибку зависимой от частоты переменной составляющей измеряемого ускорения. The influence of the nonlinearities of the accelerometer is manifested in the appearance of an error in the measurement of variable acceleration or in the measurement of constant acceleration when a variable component is superimposed on it. The frequency distortions inherent in the amplifier with corrective links make this error dependent on the frequency of the variable component of the measured acceleration.
Для определения нелинейности в полосе пропускания акселерометра отключают интегрирующее звено, отключают дифференцирующее звено или уменьшают его постоянную времени. Отключение корректирующих звеньев делает коэффициент усиления усилителя во всем частотном диапазоне акселерометра постоянным и равным Ко (см.фиг.2).To determine the nonlinearity in the accelerometer passband, the integrating link is turned off, the differentiating link is turned off, or its time constant is reduced. Disabling the corrective links makes the gain of the amplifier in the entire frequency range of the accelerometer constant and equal to K about (see figure 2).
При отключенных корректирующих звеньях измеряют постоянные сигналы на выходе акселерометра для заданных в двух противоположных направлениях относительно оси чувствительности ускорений свободного падения ао и (-ао). В обмотку преобразователя 3 подают переменный ток от генератора ЭДС через балластный резистор 6. Частоту генератора 7 устанавливают в пределах полосы частот, для которой коэффициент усиления усилителя постоянен, например частоту f3 (см. фиг.2). Измеряют изменение постоянного сигнала акселерометра, вызванное подачей тока в обратный преобразователь, при ускорениях ао и (-ао). Фазометрами 10 и 11 измеряют фазовый сдвиг θ1 между током нагрузочного резистора 5 и током генератора 7 и фазовый сдвиг θ2 между токами обратного преобразователя 3 и генератора 7. Амперметрами 8 и 9 измеряют соответственно переменные составляющие токов обратного преобразователя и нагрузочного резистора.With the corrective links switched off, constant signals are measured at the accelerometer output for given in two opposite directions relative to the sensitivity axis of the gravity accelerations a о and (-а о ). An alternating current is supplied to the winding of the converter 3 from the EMF generator via a
Устанавливают на генераторе 7 другое значение частоты в пределах полосы пропускания усилителя с коэффициентом усиления Ко, например частоту f4 (см. фиг. 2). Аналогично проведенным ранее измерениям для вновь установленной частоты определяют изменение постоянных сигналов акселерометра при ускорениях ао и (-ао), фазовые сдвиги Q1 и Q2 и переменные составляющие токов обратного преобразователя и нагрузочного резистора.Set on the generator 7 a different frequency value within the bandwidth of the amplifier with a gain of K about , for example, the frequency f 4 (see Fig. 2). Similar to the previously performed measurements for the newly set frequency, the change in the constant signals of the accelerometer at accelerations a о and (-а о ), phase shifts Q 1 and Q 2 and the alternating current components of the inverter and load resistor are determined.
Используя результаты измерений, вычисляют вспомогательные коэффициенты квадратичной и кубической нелинейностей для акселерометра с отключенными корректирующими звеньями Р20I, Р30I, Р20φ,Р30φ в соответствии с выражениями
P201=
P301=
P20φ=
P30φ= где n0=
n
n1=
n2=
G3= ΔV3(ao)+ ΔV3(-ao);
G4= ΔV4(ao)+ ΔV4(-ao);
G-3=-ΔV3(ao)- ΔV3(-ao);
G-4= ΔV4(ao)- ΔV4(-ao);
Ψ3= θ13+θ23;
Ψ4= θ14+θ24;
Iн3, Iн4 амплитуда тока нагрузочного резистора при частоте f3 и f4 соответственно;
Iоп3, Iоп4 амплитуда тока обратного преобразователя для частот f3и f4 соответственно;
КI крутизна характеристики акселерометра;
ΔV3(ao),
ΔV3(-ao),
ΔV4(ao),
ΔV4(-ao) приращение постоянных сигналов на выходе акселерометра при действии ускорений ао и (-ао) и при подаче на обратный преобразователь переменного тока частотой f3 и f4 соответственно
θ13, θ14 сдвиг фаз между токами нагрузочного резистора и генератора при частотах f3 и f4 соответственно;
θ23, θ24 сдвиг фаз между токами обратного преобразователя и генератора при частотах f3 и f4 соответственно;
Коэффициенты нелинейности для акселерометра с подключенными корректирующими звеньями на любой частоте полосы пропускания акселерометра вычисляют по найденным вспомогательным коэффициентам в соответствии с выражениями
P2fI=P20I;
P3f1= P
P2fφ= P
P3fφ= P где Р2fI, P3f1 коэффициенты соответственно квадратичной и кубической нелинейностей, обусловленные возмущающим моментом, обратного преобразователя на частоте f;
P2fφ,P3fφ- коэффициенты соответственно квадратичной и кубической нелинейностей, обусловленные неравномерностью магнитной индукции, на частоте f;
Кf коэффициент усиления усилителя акселерометра на частоте f.Using the measurement results, auxiliary coefficients of quadratic and cubic nonlinearities are calculated for the accelerometer with the corrected links P 20I , P 30I , P 20φ , P 30φ in accordance with the expressions
P 201 =
P 301 =
P 20φ =
P 30φ = where n 0 =
n
n 1 =
n 2 =
G 3 = ΔV 3 (a o ) + ΔV 3 (-a o );
G 4 = ΔV 4 (a o ) + ΔV 4 (-a o );
G -3 = -ΔV 3 (a o ) - ΔV 3 (-a o );
G -4 = ΔV 4 (a o ) - ΔV 4 (-a o );
Ψ 3 = θ 13 + θ 23 ;
Ψ 4 = θ 14 + θ 24 ;
I n3 , I n4 the current amplitude of the load resistor at a frequency of f 3 and f 4, respectively;
I op3 , I op4 current amplitude of the inverter for frequencies f 3 and f 4, respectively;
K I steepness of the accelerometer characteristics;
ΔV 3 (a o ),
ΔV 3 (-a o ),
ΔV 4 (a o ),
ΔV 4 (-a o ) the increment of constant signals at the output of the accelerometer under the action of accelerations a o and (-a o ) and when applied to the inverse AC converter with a frequency of f 3 and f 4 respectively
θ 13 , θ 14 phase shift between the currents of the load resistor and the generator at frequencies f 3 and f 4 respectively;
θ 23 , θ 24 the phase shift between the currents of the inverter and generator at frequencies f 3 and f 4 respectively;
The nonlinearity coefficients for the accelerometer with the corrective links connected at any frequency of the accelerometer passband are calculated from the found auxiliary coefficients in accordance with the expressions
P 2fI = P 20I ;
P 3f1 = P
P 2fφ = P
P 3fφ = P where P 2fI , P 3f1 are the coefficients of the quadratic and cubic nonlinearities, respectively, due to the disturbing moment of the inverse transducer at frequency f;
P 2fφ , P 3fφ are the coefficients of the quadratic and cubic nonlinearities, respectively, due to the non-uniformity of magnetic induction, at a frequency f;
To f the gain of the accelerometer amplifier at a frequency f.
Таким образом осуществляется определение нелинейности акселерометра в пределах его рабочей полосы частот. Thus, the nonlinearity of the accelerometer is determined within its working frequency band.
Claims (1)
P2 f I P2 0 I
где P2fφ, P3fφ коэффициенты соответственно квадратичной и кубической нелинейностей, обусловленные неравномерностью магнитной индукции, на частоте f;
P2 f i, p3 f i коэффициенты соответственно квадратичной и кубической нелинейностей, обусловленные возмущающим моментом обратного преобразователя, на частоте f;
P20φ, P30φ коэффициенты соответственно квадратичной и кубической нелинейностей, обусловленные неравномерностью магнитной индукции, в полосе пропускания частот усилителя с отключенными корректирующими звеньями;
P2 0 i, P3 0 i коэффициенты соответственно квадратичной и кубической нелинейностей, обусловленные возмущающим моментом обратного преобразователя, в полосе пропускания частот усилителя с отключенными корректирующими звеньями;
Kо коэффициент усиления усилителя в полосе пропускания частот с отключенными корректирующими звеньями;
Kf коэффициент усиления усилителя акселерометра на частоте f.A METHOD FOR DETERMINING THE NONLINEARITY OF A COMPENSATION ACCELEROMETER WITH CORRECTIVE LINKS, consisting in the fact that the measuring axis of the accelerometer is installed sequentially in two opposite directions relative to the acceleration of gravity, an alternating current is supplied to the inverse converter, and measurements of changes in the direct output frequency of the current at two different values phase shifts between disturbing alternating current and inverter currents and load about the resistor, calculate the coefficients of quadratic and cubic nonlinearities, characterized in that, in order to expand the frequency range for determining nonlinearity, the integrating link is turned off before installation, the differentiating link is turned off or its time constant is reduced, two AC frequencies are set through the inverter in the frequency bandwidth amplifier with disabled corrective links with a constant gain K about measure the alternating currents of the inverter and load resistor, in relation to the inverter current and load resistor currents and changes in the constant output signal of the accelerometer, auxiliary coefficients of quadratic and cubic nonlinearities caused by the disturbing moment of the inverse transducer and uneven magnetic induction are determined, and the nonlinearity coefficients at any frequency of the accelerometer passband are calculated in accordance with the expressions
P 2 f I P 2 0 I
where P 2fφ , P 3fφ are the coefficients of the quadratic and cubic nonlinearities, respectively, due to the non-uniformity of magnetic induction, at a frequency f;
P 2 f i , p 3 f i the coefficients of the quadratic and cubic nonlinearities, respectively, due to the disturbing moment of the inverse transducer, at a frequency f;
P 20φ , P 30φ are the coefficients of quadratic and cubic nonlinearities, respectively, due to uneven magnetic induction in the passband of the amplifier frequencies with corrective links disabled;
P 2 0 i , P 3 0 i are the coefficients of the quadratic and cubic nonlinearities, respectively, due to the disturbing moment of the inverter in the passband of the amplifier frequencies with the corrective links disabled;
K about the gain of the amplifier in the passband of frequencies with disabled corrective links;
K f the gain of the accelerometer amplifier at a frequency f.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4467982 RU1579231C (en) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Method for determining nonlinearity of null-point accelerometer with compensating section |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4467982 RU1579231C (en) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Method for determining nonlinearity of null-point accelerometer with compensating section |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1579231C true RU1579231C (en) | 1995-07-09 |
Family
ID=30441064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4467982 RU1579231C (en) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Method for determining nonlinearity of null-point accelerometer with compensating section |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1579231C (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103543293A (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-29 | 罗伯特·博世有限公司 | Calibration device, sensor and method |
RU2533750C1 (en) * | 2013-07-12 | 2014-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Measurement method of dynamic characteristics of quartz pendulum accelerometer (versions) |
RU2571445C2 (en) * | 2011-04-05 | 2015-12-20 | Сажем Дефанс Секюрите | Correction of voltage measurement at transducer terminals |
-
1988
- 1988-07-29 RU SU4467982 patent/RU1579231C/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 479033, кл. G 01P 15/08, 1973. * |
Щедровицкий С.С. Методы и аппаратура для градуировки и поверки акселерометров. Измерительная техника, 1958, N 6, с.87-93. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2571445C2 (en) * | 2011-04-05 | 2015-12-20 | Сажем Дефанс Секюрите | Correction of voltage measurement at transducer terminals |
CN103543293A (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-29 | 罗伯特·博世有限公司 | Calibration device, sensor and method |
CN103543293B (en) * | 2012-07-11 | 2017-12-12 | 罗伯特·博世有限公司 | Means for correcting, sensor and method |
RU2533750C1 (en) * | 2013-07-12 | 2014-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Measurement method of dynamic characteristics of quartz pendulum accelerometer (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4639665A (en) | Sensing system for measuring a parameter | |
US4158962A (en) | Cable tension measuring apparatus | |
US7493052B2 (en) | Wide dynamic range sensor signal processing method & circuitry for analog and digital information signals | |
RU1579231C (en) | Method for determining nonlinearity of null-point accelerometer with compensating section | |
Mitronovas et al. | High-precision phase calibration of long-period electromagnetic seismographs | |
SU1569728A1 (en) | Method of determining the value of nonlinearity of characteristic of accelerometers with reserve conversion | |
SU1642255A1 (en) | Weighing device | |
SU1599679A1 (en) | Device for measuring pressure | |
SU789952A1 (en) | Magnetic field intensity measuring method | |
RU2050549C1 (en) | Compensation-type accelerometer | |
SU1569729A1 (en) | Method of graduating vertical accelerometers | |
SU1023212A1 (en) | Dynamometer | |
SU1114938A1 (en) | Method of measuring mechanical stresses in ferromagnetic objects | |
SU1174763A1 (en) | Device for calibrating electromagnetic flowmeters | |
SU1488742A1 (en) | Seismometer calibrator | |
SU1112328A1 (en) | Device for determination of ferromagneic material magnetic characteristics | |
SU1642229A1 (en) | Device for automatic balancing of strain gauge bridge | |
SU1408237A1 (en) | Vibration meter | |
SU472298A1 (en) | Automatic compensator | |
SU758021A1 (en) | Induction magnetometer | |
SU687425A1 (en) | Gradientometer | |
SU834630A1 (en) | Variable magnetic field parameter measuring device | |
SU1626227A1 (en) | Magnetic field component variation gradiometer | |
SU1559322A1 (en) | Device for measuring magnetic field induction | |
SU547721A1 (en) | Method for measuring the amplitude of oscillations of the balance of electronic time devices |