RU1781617C - Accelerometer - morrison cube - Google Patents
Accelerometer - morrison cubeInfo
- Publication number
- RU1781617C RU1781617C SU904888369A SU4888369A RU1781617C RU 1781617 C RU1781617 C RU 1781617C SU 904888369 A SU904888369 A SU 904888369A SU 4888369 A SU4888369 A SU 4888369A RU 1781617 C RU1781617 C RU 1781617C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inertial element
- housing
- accelerometer
- computing unit
- amplifier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Использование: приборостроение, измерение линейных и угловых ускорений. Сущность изобретени : акселерометр-кубик Моррисона содержит корпус 1. Внутри него в жидкости 3 расположен инерционный элемент 2. Акселерометр на каждой грани имеет датчик перемещений и исполнительный орган 10, св занные между собой через усилитель-преобразователь 9 и вычислительный блок 8. Каждый датчик перемещений выполнен в виде фотоэлектрического преобразовател и содержит размещенные на инерционном элементе 2 по одной оптической оси источник излучени 4, светоделитель 5 и полупрозрачное зеркало 6. На каждой соответствующей грани корпуса 1 на той же оптической оси расположена матрица 7 приборов с зар довой св зью, сигнал с которой поступает на вычислительный блок 8. 2 ил.Usage: instrumentation, measuring linear and angular accelerations. The inventive accelerometer-Morrison cube contains a housing 1. Inside it in the liquid 3 is an inertial element 2. The accelerometer on each face has a displacement sensor and an actuator 10, interconnected via an amplifier-converter 9 and a computing unit 8. Each displacement sensor is made in the form of a photoelectric converter and contains a radiation source 4, a beam splitter 5, and a translucent mirror 6 located on the inertia element 2 along one optical axis the housing 1 on the same optical axis 7 is the matrix devices with CCD, the signal from which is fed to a computing unit 8. 2 yl.
Description
ел Сate with
Изобретение относитс к измерительной технике, а более конкретно к измерител м углового и линейного ускорени .The invention relates to measuring technique, and more particularly, to angular and linear acceleration meters.
Известен угловой акселерометр, содержащий маховик, установленный на оси, совпадающей по направлению с чувствительной осью, а также индукционный датчик угла и датчик момента. Недостатками известного акселерометра вл ютс низка точность вследствие индукционного съема информации, а также низкие функциональные возможности вследствиеи Мё ён и тол-Jko углового ускорени и относительно всего лишь одной оси.Known angular accelerometer containing a flywheel mounted on an axis that coincides in direction with the sensitive axis, as well as an induction angle sensor and a torque sensor. The disadvantages of the known accelerometer are low accuracy due to induction information retrieval, as well as low functionality due to angular acceleration of Myeon and jol-Jko and with respect to only one axis.
Известны различные виды однокомпо- нентных акселерометров, предназначенных дл измерени кажущихс линейных ускорений подвижных объектов. Среди этих акселерометров имеютс такие, у которых чувствительна масса взвешена в жидкости. Дл решени задач управлени небходимо иметь не менее трех акселерометров , что увеличивает габариты и массу измерительного блока. Другим недостатком указанных акселерометров вл етс низка точность вследствие индукционного или емкостного съема информации о положении чувствительной массы. Известен трехкомпонент- ный акселерометр с кубической крестообразной инерционной массой с оп- тоэлектронным датчиком положени и электромагнитным датчиком момента. Недостатком данного акселерометра вл ютс низкие функциональные возможности вследствие измерени только трех параметров движени .Various types of single-component accelerometers are known for measuring apparent linear accelerations of moving objects. Among these accelerometers, there are those in which a sensitive mass is suspended in a liquid. To solve the control problems, it is necessary to have at least three accelerometers, which increases the dimensions and weight of the measuring unit. Another disadvantage of these accelerometers is the low accuracy due to induction or capacitive reading of information about the position of the sensitive mass. A three-component accelerometer with a cubic cruciform inertial mass with an optoelectronic position sensor and an electromagnetic torque sensor is known. The disadvantage of this accelerometer is its low functionality due to the measurement of only three motion parameters.
Наиболее близким по технической сущности и предложенному изобретению вл - етс кубик Моррисона, содержащий корпус, инерционный элемент в нем, жидкость в зазоре между корпусом и инерционным элементом , емкостные датчики перемещени и элеткромагнитные исполнительные органы, а также усилитель-преобразователь, электрически включенный между ними, Недостатком данного устройства вл етс низка точность вследствие емкостного способа съема информации о положении инерционного элемента относительно корпуса.The closest in technical essence and the proposed invention is a Morrison cube containing a housing, an inertial element in it, liquid in the gap between the housing and the inertial element, capacitive displacement sensors and electromagnetic actuators, as well as an amplifier-converter electrically connected between them. The disadvantage of this device is the low accuracy due to the capacitive method of acquiring information about the position of the inertial element relative to the housing.
Целью изобретени вл етс повыше- ние точности.The aim of the invention is to increase accuracy.
Поставленна цель достигаетс тем, что в акселерометре-кубике Моррисона, содержащем корпус и расположенный в нем инерционный элемент, жидкость в зазоре между корпусом и инерционным элементом , расположенные по трем ортогональным ос м датчики перемещени и исполнительные органы, между которыми включен усилитель-преобразователь, датчики перемещени выполнены в виде фотоэлектрических преобразователей, состо щих из расположенных на инерционном элементе источника излучени с шестью оптическимиThis goal is achieved in that in a Morrison cube accelerometer containing a housing and an inertial element located therein, liquid in the gap between the housing and the inertial element are located along three orthogonal axes, displacement sensors and actuators, between which an amplifier-converter, sensors are connected movements are made in the form of photoelectric converters, consisting of a radiation source with six optical located on the inertial element
ос ми и зеркал вДоль этих осей, а также расположенных на каждой грани корпуса вдоль тех же оптических осей матриц приборов с зар довой св зью, а между усилителем-преобразователем и исполнительными органамиaxes and mirrors along these axes, as well as located on each face of the housing along the same optical axes of the matrices of devices with a charge coupling, and between the amplifier-converter and executive bodies
включен вычислительный блок.the computing unit is turned on.
Сущность изобретени заключаетс в следующем. Из геометрического центра каждой грани инерционного элемента, имеющего форму кубика, выходит луч, перпендикул рный его грани, в направлении соответствующей грани корпуса, на каждой из которых установлена матрица приборов- с зар довой св зью. По шести парам координат точек падени лучей источника наThe invention is as follows. From the geometric center of each face of the inertial element having the shape of a cube, a beam emerges perpendicular to its face in the direction of the corresponding face of the body, on each of which there is a matrix of devices with a charge link. For six pairs of coordinates of the points of incidence of the rays of the source on
матрицы приборов с зар довой св зью шести граней корпуса вычислительный блок определ ет линейные смещени кубика Моррисона вдоль трех взаимно ортогональных осей и угловые смещени относительноarrays of devices with a charge of six faces of the case, the computing unit determines the linear displacements of the Morrison cube along three mutually orthogonal axes and the angular displacements with respect to
трех взаимно ортогональных осей,three mutually orthogonal axes,
Использование источников излучени , светоделителей, зеркал, матриц приборов с зар довой св зью и вычислительного блока в технике известны. Однако использованиеThe use of radiation sources, beam splitters, mirrors, arrays of charge-coupled devices and a computing unit are known in the art. However use
указанных элементов в универсальных инерциональных измерительных блоках типа кубика Моррисона не известно, о чем свидетельствует проведенный патентный поиск. Таким образом,использование вthese elements in the universal inertial measuring units such as the Morrison cube is not known, as evidenced by the patent search. So use in
предложенном кубике Моррисона известных в отдельности признаков приводит к новому качеству, про вившемус в положительном эффекте - повышение точности, - в св зи с чем изобретение обладает существенными отличи ми.The proposed Morrison cube of individually known features leads to a new quality, which has manifested itself in a positive effect - an increase in accuracy - in connection with which the invention has significant differences.
На фиг. 1 изображена функциональна схема предложенного акселерометра; на фиг. 2 - схема размещени осей координат матриц приборов с зар довой св зью корпуса устройства.In FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed accelerometer; in FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of coordinate axes of device arrays with a charge link of a device body.
Акселерометр-куб}1к Моррисона содержит корпус 1, инерционный элемент 2, жидкость 3 в зазоре между корпусом 1 и инерционным элементом 2, источник излучени 4, светоделитель 5, полупрозрачное зеркало 6, матрицы 7 приборов с зар довой св зью, св занные электрически с вычислительным блоком 8, усилителем-преобразователем 9 и электромагнитными исполнительными органами 10,Accelerometer-cube} 1k Morrison contains a housing 1, an inertial element 2, a liquid 3 in the gap between the housing 1 and the inertial element 2, a radiation source 4, a beam splitter 5, a translucent mirror 6, matrices 7 of devices with a charge-coupled connection a computing unit 8, an amplifier-converter 9, and electromagnetic actuators 10,
Акселерометр-кубик Моррисона работает следующим образом.The Morrison cube accelerometer works as follows.
Инерционный элемент 2, св занный с корпусом 1 только в зким трением жидкости 3, стремитс сохранить свое положение неизменным в инерциональном пространстве . Поэтому при движении корпуса 1 инерционный элемент 2 смещаетс относительно нулевого положени , за которое принимаетс положение инерционного элемента 2, когда его геометрический центр совпадает с геометрическим центром корпуса 1, а кажда грань инерционного элемента 2 параллельна соответствующей грани корпуса 1. При нулевом положении все лучи источников излучени попадают в начала координат матриц 7 приборов с зар довой св зью соответствующих граней корпуса 1 (см. фиг.2), При смещении инерционного элемента 2 относительно нулевого положени датчики перемещени измер ют это смещение, передают его на вычислительный блок 8, который определ ет три ортогональные проекции смещени центра масс инерционного элемента 2 относительно трех взаимно ортогональных осей координат: l-lll, II-IV, V-VI (см. фиг.2). Сигнал с вычислительного блока 8 через усилитель- преобразователь 9 передаетс на электромагнитные исполнительные органы 10, которые прикладывают к инерционному элементу 2 усили , необходимые дл его возвращени в нулевое положение. Таким образом, под действием внешних сил, измер емых датчиками перемещени и компенсируемых исполнительными органами 10, инерционный элемент совершает колебательные движени с небольшой амплитудой возле нулевого положени , т е. предложенное устройство работает в нуль-индикаторном режиме. Информаци о линейных и угловых ускорени х, величины которых пропорциональны смещени м инерционного элемента 2, снимаютс с вычислительного блока 8.The inertial element 2, connected with the housing 1 only by viscous friction of the liquid 3, tends to keep its position unchanged in the inertial space. Therefore, when the body 1 moves, the inertial element 2 shifts relative to the zero position, for which the position of the inertial element 2 is taken when its geometric center coincides with the geometric center of the body 1, and each face of the inertial element 2 is parallel to the corresponding face of the body 1. At the zero position, all the rays of the sources radiation fall at the origin of the matrices 7 of the devices with a charge of the corresponding faces of the housing 1 (see figure 2), When the inertial element 2 is offset relative to the zero The displacement sensors measure this displacement, transmit it to the computing unit 8, which determines three orthogonal projections of the displacement of the center of mass of the inertial element 2 relative to three mutually orthogonal coordinate axes: l-lll, II-IV, V-VI (see Fig. 2). The signal from the computing unit 8 through the amplifier-converter 9 is transmitted to the electromagnetic actuators 10, which apply the forces necessary for its return to the zero position to the inertial element 2. Thus, under the action of external forces, measured by displacement sensors and compensated by executive bodies 10, the inertial element makes oscillatory movements with a small amplitude near the zero position, i.e., the proposed device operates in a zero-indicator mode. Information about linear and angular accelerations, the values of which are proportional to the displacements of the inertial element 2, are removed from the computing unit 8.
Измерение положени инерционного элемента 2 осуществл етс следующим образом . Луч источника А, например, полупро- водникового лазера, разделенный светоделителем 5 (см, рис.1) и полупрозрачным зеркалом 6, выходит из центра каждой грани инерционного элемента 2 (перпендикул рно этой грани) в направлении соответствующих граней корпуса 1, на которых размещены матрицы 7 приборов с зар довой св зью, по координатам точек падени лучей источника 4 на которые вычислительный блок 8 определ ет угловое и линейное смещение инерционного элемента 2 относительно корпуса 1.The measurement of the position of the inertial element 2 is carried out as follows. The beam of source A, for example, a semiconductor laser separated by a beam splitter 5 (see Fig. 1) and a translucent mirror 6, leaves the center of each face of the inertial element 2 (perpendicular to this face) in the direction of the corresponding faces of the housing 1, on which arrays of devices 7 with a charge, according to the coordinates of the points of incidence of the rays of the source 4 onto which the computing unit 8 determines the angular and linear displacement of the inertial element 2 relative to the housing 1.
Предположим, что инерционный элемент 2, изначально помещенный в нулевое положение, начинает поворачиватьс относительно оси V-VI. Тогда при малых угловых смещени х (sin ):Assume that the inertial element 2, initially placed in the zero position, begins to rotate about the axis V-VI. Then, at small angular displacements x (sin):
,1 Xl, 1 xl
..
где Xi, YI - координаты падени луча на 1-ю матрицу приборов с зар довой св зью. Линейное движение инерционного элемента 2 вдоль оси V-VI относительно нулевого положени будет определ тьс формулойwhere Xi, YI are the coordinates of the incidence of the beam on the 1st matrix of charge-coupled devices. The linear motion of the inertial element 2 along the axis V-VI relative to the zero position will be determined by the formula
iYiY
- 1- 1
аand
При более сложном движении формулы усложн тс , однако принципиального отличи от прототипа определени положени With a more complex movement, the formulas are complicated, however, a fundamental difference from the prototype position determination
инерционного элемента 2 относительно корпуса 1 в предложенном устройстве нет. Отличие составл ет высокоточный оптический способ измерени положени , дающий выигрыш по точности. Уже в насто щее врем успешно примен ютс матрицы приборов с зар довой св зью, разрешающа способность которых составл ет единицы микрон, что приближает данный метод по . точности к интерференционному и позвол ет повысить точность измерени положени инерционного элемента 2 акселерометра- кубика Моррисона относительно корпуса 1, а значит и повысить точность измерени линейных и угловых ускорений посредствомinertial element 2 relative to the housing 1 in the proposed device is not. The difference is a high-precision optical position measurement method that yields accuracy gains. Already, arrays of charge-coupled arrays with a resolution of a few microns have been successfully used, which brings this method closer. accuracy to interference and allows to increase the accuracy of measuring the position of the inertial element 2 of the Morrison cube accelerometer relative to the housing 1, and therefore to increase the accuracy of measuring linear and angular accelerations by
акселерометра в целом.accelerometer in general.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904888369A RU1781617C (en) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | Accelerometer - morrison cube |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904888369A RU1781617C (en) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | Accelerometer - morrison cube |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1781617C true RU1781617C (en) | 1992-12-15 |
Family
ID=21548551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904888369A RU1781617C (en) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | Accelerometer - morrison cube |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1781617C (en) |
-
1990
- 1990-10-09 RU SU904888369A patent/RU1781617C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент US № 2695165, кл. G 01 Р 15/08, 1957. Патент US № 4711125, кл. G 01 С 21/12,1987. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2535057C (en) | Optical accelerometer, optical inclinometer and seismic sensor system using such accelerometer and inclinometer | |
US6430833B1 (en) | Measuring probe with diaphragms and modules | |
GB2213272B (en) | Tri-axial accelerometers | |
US5390424A (en) | Analogue probe | |
US5336983A (en) | Accelerometer and angular accelerometer | |
RU2716867C1 (en) | System for measuring three-dimensional linear and angular acceleration and movement of an object in space using fiber bragg gratings | |
US5837998A (en) | Two-dimensional fiber optic acceleration and vibration sensor | |
US5061069A (en) | Fiber-optic bender beam interferometer accelerometer | |
RU1781617C (en) | Accelerometer - morrison cube | |
US3073168A (en) | Accelerometer | |
US4500200A (en) | Electro-optic sensor for measuring angular orientation | |
US4572670A (en) | Interferometric piezoelectric change of state monitor | |
US5044749A (en) | Fiber-optic bender beam interferometer rate sensor | |
US3813166A (en) | Optical displacement indicator | |
US6655215B2 (en) | Inverse corner cube for non-intrusive three axis vibration measurement | |
RU1781618C (en) | Accelerometer - morrison cube | |
Janocha et al. | Requirements for inertial sensor systems for measuring robot positions | |
RU2017159C1 (en) | Device for measuring acceleration | |
RU2137097C1 (en) | Optical three-coordinate device to test vibration displacements | |
Slocum et al. | Development of a six degree-of-freedom position and orientation sensing device: design theory and testing | |
EP0331353A2 (en) | Detecting change in location of a moving source of electromagnetic radiation | |
Sarkar et al. | Design & realization of an optical type dual axis inclination sensor | |
SU742850A1 (en) | Hydrostabilized gravimeter | |
SU624170A1 (en) | Accelerometer | |
SU1265467A1 (en) | Device for mesuring object attitude |