RU2018132C1 - Accelerometer - Google Patents
Accelerometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2018132C1 RU2018132C1 SU5062569A RU2018132C1 RU 2018132 C1 RU2018132 C1 RU 2018132C1 SU 5062569 A SU5062569 A SU 5062569A RU 2018132 C1 RU2018132 C1 RU 2018132C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- code
- input
- output
- accelerometer
- counter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к акселерометрам на поверхностных акустических волнах (ПАВ) для измерения ускорений подвижных объектов. The invention relates to measuring equipment, namely to accelerometers on surface acoustic waves (SAWs) for measuring the accelerations of moving objects.
Известен акселерометр с преобразователями поверхностных акустических волн, содержащий основание, чувствительный элемент (ЧЭ), выполненные на каждой основной поверхности ЧЭ линии задержки (ЛЗ) с входными и выходным встречно-штыревыми преобразователями (ВШП), ПАВ-автогенераторы на линиях задержки, образованные включением усилителя между входными и выходными ВШП, смеситель частот, частотомер [1]. Known accelerometer with transducers of surface acoustic waves, containing a base, a sensitive element (SE) made on each main surface of the SE delay line (LZ) with input and output interdigital converters (IDT), SAW oscillators on the delay lines formed by the inclusion of the amplifier between input and output IDT, frequency mixer, frequency meter [1].
В таком акселерометре не обеспечивается идентичность температурных условий для линий задержки на разных поверхностях ЧЭ, что вызывает температурную погрешность акселерометра. In such an accelerometer, the temperature conditions for the delay lines are not identical on different surfaces of the SE, which causes the temperature error of the accelerometer.
Большая точность достигается в принятом за прототип акселерометре, содержащем основание, чувствительный элемент, не менее двух линий задержки, ПАВ-автогенераторы на линиях задержки, формирователи импульсов, соединенные с ПАВ-автогенераторами [2]. Greater accuracy is achieved in the accelerometer adopted as a prototype, which contains a base, a sensing element, at least two delay lines, SAW oscillators on the delay lines, pulse shapers connected to SAW oscillators [2].
Однако в данном акселерометре также не обеспечивается температурная стабилизация, что снижает точность и надежность работы акселерометра. However, this accelerometer also does not provide temperature stabilization, which reduces the accuracy and reliability of the accelerometer.
Целью изобретения является повышение надежности и точности измерений акселерометра. The aim of the invention is to increase the reliability and accuracy of accelerometer measurements.
Поставленная цель достигается тем, что в акселерометр, выполненный на основе преобразователей ПАВ и содержащий основание, ЧЭ не менее двух линий задержки с входными и выходными ВШП, включением усилителей между которыми образованы ПАВ-автогенераторы, подключенные к соответствующим формирователям импульсов, введены электронный терморегулятор, резистивные обогреватели, подключенные к электронному терморегулятору, причем терморегулятор выполнен из регистра, последовательно соединенных сумматора кодов, блока вычитания кодов, реверсивного счетчика, электронного ключа, причем выход регистра соединен с вторым входом блока вычитания кодов, знаковый и кодовый выходы блока вычитания кодов соединены соответственно с разрешающим и информационными входами реверсивного счетчика, в акселерометр введены счетчики-регистры, каждый из которых включен между выходами соответствующего формирователя импульсов и одним из двух входов сумматора кодов, а также управляющий генератор, соединенный своими выходами с вторым и третьим входами счетчиков-регистров, с разрешающими входами сумматора кодов и блока вычитания кодов, с входом обнуления и счетным входом реверсивного счетчика. This goal is achieved by the fact that in the accelerometer, made on the basis of SAW converters and containing a base, CE of at least two delay lines with input and output IDTs, including amplifiers between which SAW oscillators are formed, connected to the corresponding pulse shapers, an electronic temperature regulator, resistive heaters connected to an electronic temperature controller, and the temperature controller is made from a register, a series adder of codes, a unit for subtracting codes, connected in series, reversible the counter, an electronic key, and the output of the register is connected to the second input of the code subtracting unit, the sign and code outputs of the code subtracting unit are connected respectively to the enabling and information inputs of the reverse counter, counters-registers are introduced into the accelerometer, each of which is connected between the outputs of the corresponding pulse shaper and one of the two inputs of the code adder, as well as a control generator connected by its outputs to the second and third inputs of the counter-registers, with enabling inputs of the sums torus codes and codes the subtraction unit, to the reset input and counting input of the reversible counter.
Включение после формирователей импульсов счетчиков-регистров позволяет преобразовать сигналы ПАВ-автогенераторов в код и использовать в электронном терморегуляторе устройства цифровой обработки сигналов акселерометра: сумматор кодов, блок вычитания кодов, регистр и реверсивный счетчик. Регистр служит задатчиком уставки температуры термостатиро- вания, в котором заложен код суммарной частоты ПАВ-автогенераторов. Реверсивный счетчик вместе с электронным ключом служит для управления мощностью обогрева в зависимости от величины и знака рассогласования температуры термостатиро- вания от заданной. The inclusion of counters-registers after the pulse shapers allows you to convert the signals of SAW-oscillators into a code and use digital accelerator signal processing devices in the electronic temperature controller: code adder, code subtraction unit, register and reversible counter. The register serves as the set point for the temperature control temperature, in which the code for the total frequency of the SAW oscillators is stored. The reversible counter together with the electronic key serves to control the heating power depending on the size and sign of the mismatch of the thermostating temperature from the set value.
Задание уставки температуры в регистре с помощью кода суммарной частоты ПАВ-автогенераторов повышает точность термостатирования, так как остается неизменным в отличие от частоты генератора тактовой частоты. Setting the temperature setting in the register using the code of the total frequency of SAW self-oscillators increases the accuracy of thermostating, since it remains unchanged in contrast to the frequency of the clock generator.
Зависимость мощности обогрева от величины и знака рассогласования позволяет повысить точность терморегулирования, так как повышается точность поддержания температуры вследствие устранения недорегулирования и перегулирования. Возмож- ность регулирования мощностью обогрева в зависимости от знака рассогласования повышает надежность акселерометра вследствие устранения выхода из строя элементов акселерометра из-за перегрева. The dependence of the heating power on the magnitude and sign of the mismatch allows you to increase the accuracy of thermal control, as it increases the accuracy of temperature maintenance due to the elimination of under-regulation and over-regulation. The ability to control the heating power depending on the mismatch sign increases the reliability of the accelerometer due to eliminating the failure of the accelerometer elements due to overheating.
Повышение точности терморегулирования повышает точность измерений акселерометра в 2...5 и более раз. Improving the accuracy of thermal control increases the accuracy of accelerometer measurements by 2 ... 5 or more times.
На фиг.1 показана конструкция первого варианта акселерометра; на фиг.2 - чувствительный элемент; на фиг.3 - структурная схема акселерометра; на фиг. 4 и 5 - виды выполнения ЧЭ второго варианта исполнения акселерометра; на фиг.6 - его структурная схема. Figure 1 shows the design of the first version of the accelerometer; figure 2 is a sensitive element; figure 3 is a structural diagram of an accelerometer; in FIG. 4 and 5 - types of execution of the SE of the second embodiment of the accelerometer; figure 6 is its structural diagram.
Акселерометр имеет основание 1 и ЧЭ 2, закрепленный в основании 1 и выполненный из пьезоэлектрического материала. На верхней основной поверхности ЧЭ 2 образована первая линия задержки с входным ВШП 3 и выходным ВШП 4. На нижней основной поверхности ЧЭ 2 образована вторая линия задержки с входным ВШП 5 и выходным ВШП 6. Акселерометр закрыт крышкой 7. The accelerometer has a base 1 and
На верхней и нижней основных поверхностях ЧЭ 2 расположены резистивные обогреватели 8. On the upper and lower main surfaces of the
На структурной схеме акселерометра в соответствии с конструкцией по фиг. 1 включением усилителя 9 между входным ВШП 3 и выходным ВШП 4 первой линии задержки образован первый ПАВ-автогенератор. Включением усилителя 9′ между входным ВШП 5 и выходным ВШП 6 второй линии задержки образован второй ПАВ-автогенератор. In the structural diagram of the accelerometer in accordance with the structure of FIG. 1 by turning on the
К выходу усилителя 9 первого ПАВ-автогенератора подключена цепь из последовательно соединенных формирователя импульсов 10 и счетчика-регистра 11. К выходу усилителя 9′ второго ПАВ-автогенератора подключена цепь из последовательно соединенных формирователя импульсов 10′ и счетчика-регистра 11′. A circuit from series-connected
Первые выходы счетчиков-регистров 11, 11′ соединены с двумя входами сумматора 12 кодов электронного терморегулятора, содержащего кроме того регистр 13 и последовательно соединенные блок 14 вычитания кодов, реверсивный счетчик 15, электронный ключ 16, к выходу которого подключены резистивные обогреватели 8. Выход первого регистра 13 соединен с вторым входом блока 14. Знаковый выход блока 14 соединен с разрешающим входом реверсивного счетчика 15, кодовый блока 14 соединен с информационным входом реверсивного счетчика 15. На электронный ключ 16 подается напряжение питания обогрева Uоб. Для получения кода ускорения вторые выходы счетчиков-регистров 11, 11′ соединены с двумя входами второго блока 17 вычитания кодов, выход которого является выходным сигналом акселерометра.The first outputs of the
Выход а управляющего генератора 18 связан с вторыми входами счетчиков-регистров 11, 11′, выход б - с третьими входами счетчиков-регистров 11, 11′ и с разрешающими входами сумматора 12 кодов, второго блока 17 вычитания кодов, выход в - с разрешающим входом блока 14 вычитания кодов, выход г - с входом обнуления реверсивного счетчика 15, выход д - со счетным входом реверсивного счетчика 15. The output a of the
В варианте выполнения ЧЭ 2 (фиг.4) из пьезоэлектрического материала заодно с неподвижной частью 19 входной ВШП 3 и выходной ВШП 4 первой линии задержки выполнены на одной стороне неподвижной части 19. На такой же поверхности ЧЭ 2 выполнены входной ВШП 20 и выходной ВШП 21 первой ЛЗ на ЧЭ 2. Резистивные обогреватели 8 образованы на ЧЭ 2 и неподвижной части 19. In the embodiment, the CE 2 (Fig. 4) of the piezoelectric material at the same time with the
На второй поверхности неподвижной части 19 выполнена вторая линя задержки с входным ВШП 5 и выходным ШВП 6, на этой же поверхности ЧЭ 2 образованы входной ВШП 22 и выходной ВШП 23 второй линии задержки на ЧЭ 2 (фиг. 5). A second delay line with an
На структурной схеме (фиг.6) второго варианта акселерометра включением усилителя 9′′ между ВШП 20 и ВШП 21 на ЧЭ 2 образован третий ПАВ-автогенератор, включением усилителя 9′′′ между ВШП 22 и ВШП 23 образован четвертый ПАВ-автогенератор. К выходу третьего ПАВ-автогенератора последовательно подсоединены формирователь 10′′ импульсов и счетчик-регистр 11′′. К выходу четвертого ПАВ-автогенератора подключены последовательно формирователь 10′′′ импульсов и счетчик-регистр 11′′′. Выходы счетчиков-регистров 11′′, 11′′′ подключены к двум входам сумматора 17 кодов, выход которого является выходом акселерометра. In the structural diagram (Fig.6) of the second version of the accelerometer, by turning on the
Схема терморегулятора на фиг.6 выполнена аналогично схеме терморегулятора на фиг.3. The scheme of the temperature controller in Fig.6 is made similar to the scheme of the temperature regulator in Fig.3.
Формирователи импульсов могут быть выполнены в виде триггеров Шмитта, сумматор кодов и блоки вычитания кодов - в виде цифровых сумматоров. При суммировании на входы сумматора подаются сигналы в прямом коде. При вычитании на один из входов сумматора подается сигнал в обратном коде. The pulse shapers can be made in the form of Schmitt triggers, the code adder and code subtraction blocks in the form of digital adders. When summing, the inputs of the adder are fed signals in direct code. When subtracting, one of the inputs of the adder receives a signal in the reverse code.
Акселерометр работает следующим образом. The accelerometer works as follows.
При отсутствии ускорения на ЧЭ 2 не действует инерционная сила, поэтому нет деформации звукопровода линий задержки на обоих сторонах ЧЭ 2. Частота первого ПАВ-автогенератора с усилителем 9 и линией задержки с ВШП 3 и 4 равна номинальной частоте и частоте второго ПАВ-авто- генератора с усилителем 9′ и линией задержки с ВШП 5 и 6. Из синусоидального выходного сигнала ПАВ-автогенераторов в формирователях импульсов 10, 10′ образуются импульсные сигналы с частотой следования импульсов, равной частоте ПАВ-автогенераторов. В счетчиках-регистрах 11, 11′ из импульсных сигналов формирователей импульсов 10, 10′ формируются цифровые коды частот ПАВ-автогенераторов. Второй блок 17 вычитания кодов производит вычитание из кода, образованного в счетчике-регистре 11, кода, полученного в счетчике-регистре 11′. Так как частоты ПАВ-автогенераторов равны, то равны и их коды. Поэтому при отсутствии ускорения разность кодов на выходе блока 17 вычитания кодов равна нулю, что соответствует сигналу акселерометра об отсутствии ускорения. In the absence of acceleration, the inertial force does not act on the
При наличии ускорения происходит деформация ЧЭ 2, первая из линий задержки увеличивает свою длину, и в ней происходит деформация растяжения, вторая линия задержки уменьшает свою длину, и в ней происходит деформация сжатия. Частота первого ПАВ-автогенератора увеличивается, второго - уменьшается. На выходе блока 17 вычитания кодов получается разность кодов, равная сумме кодов изменений частот обоих ПАВ-автогенераторов. In the presence of acceleration, the
Так как частоты ПАВ-автогенераторов равны при отсутствии ускорения а их изменение при наличии ускорения происходит на равные величины, то при одинаковой и постоянной температуре линий задержки на ЧЭ 2, равной температуре термостатирования, сумма частот ПАВ-автогенераторов постоянна и равна удвоенной номинальной частоте одного ПАВ-автогенератора. Поэтому в сумматоре 12 кодов образуется сумма кодов частот обоих ПАВ-автогенераторов, равная удвоенному номинальному коду частоты одного ПАВ-автогенератора. Since the frequencies of SAW self-oscillators are equal in the absence of acceleration and their change in the presence of acceleration occurs by equal values, then at the same and constant temperature of the delay lines on
Для того, чтобы измерять отклонение температуры линий задержки от термостатируемой, в первом регистре 13 записывается код, равный удвоенному коду номинальной частоты одного ПАВ-автогенератора. In order to measure the deviation of the temperature of the delay lines from the thermostatic one, a code equal to twice the code of the rated frequency of one SAW oscillator is recorded in the
Если температура линий задержки на ЧЭ 2 будет меньше температуры термостатирования, то, например, при отрицательном температурном коэффициенте частоты ПАВ-автогенератора частоты обоих ПАВ-автогенераторов увеличивается, их сумма становится больше удвоенной номинальной частоты одного ПАВ-автогенератора, и сумма кодов частот на выходе сумматора 12 кодов будет больше кода, записанного в регистре 13. Тогда в результате вычитания из кода сумматора 12 кодов кода регистра 13 в блоке 14 вычитания кодов на кодовом выходе блока 14 будет получена разность кодов сумматора 12 и регистра 13, на знаковом выходе блока 14 будет получен код знака кода сумматора 12 относительно кода регистра 13. If the temperature of the delay lines on the
В том случае, когда температура линий задержки на ЧЭ 2 меньше температуры термостатирования, код знака, поступивший со знакового выхода блока 14 вычитания кодов на разрешающий вход реверсивного счетчика 15, открывает его, и на информационный вход реверсивного счетчика 15 происходит запись кода с выхода блока 14 вычитания кодов. При наличии на информационных входах реверсивного счетчика 15 цифрового кода с выхода блока 14 вычитания кодов на счетный вход по линии д от управляющего генератора подаются счетные импульсы, которыми реверсивный счетчик 15 обнуляется. Число счетных импульсов определяется цифровым кодом, записанным на информационных входах. Время, за которое реверсивный счетчик 15 обнуляется, следовательно, и длительность импульса на входе электронного ключа 16 определяется числом импульсов обнуления и периодом их следования. In the case when the temperature of the delay lines at the
Таким образом, в реверсивном счетчике 15 происходит преобразование кода, поступающего с выхода блока 14 вычитания кодов, в длительность импульса, подаваемого на вход электронного ключа 16. Чем больше величина разности кодов, полученной с выхода блока 14 вычитания кодов, тем больше длительность импульса, подаваемого с выхода реверсивного счетчика 15 на вход электронного ключа 16 и открывающего его. Чем больше время открытия электронного ключа 16, тем больше время напряжение питания обогрева поступает с электронного ключа 16 на резистивные обогреватели 8, тем большая мощность обогрева рассеивается на резистивных обогревателях 8. Thus, in the
В результате нагрева температура линий задержки на ЧЭ 2 становится равной температуре термостатирования, частоты ПАВ-автогенераторов уменьшаются, и их сумма становится равной удвоенной номинальной частоте одного ПАВ-автогенератора, сумма кодов на выходе сумматора 12 кодов становится равной коду, записанному в регистре 13. Тогда разность кодов на выходе блока 14 вычитания кодов равна нулю, электронный ключ 16 не открывается, и нагрев линий задержки прекращается. As a result of heating, the temperature of the delay lines at
При повышении температуры линий задержки относительно температуры термостатирования код знака блока 14 вычитания кодов закрывает информационные входы реверсивного счетчика 15, обратный счет реверсивного счета заперт, на вход электронного ключа 16 не поступает импульс на его открытие, и резистивные обогреватели 8 не получают мощности для обогрева линий задержки. When the temperature of the delay lines increases with respect to the temperature of the thermostat, the sign code of the
Таким образом в зависимости от знака и величины рассогласования температуры линий задержки на ЧЭ 2 от термостатируемой регулируется мощность обогрева и, температура линий задержки поддерживается постоянной. Thus, depending on the sign and magnitude of the mismatch in the temperature of the delay lines on the
Во втором варианте выполнения акселерометра для регулирования температуры используются первая линия задержки с ВШП 3 и 4 и вторая линия задержки с ВШП 5 и 6 на неподвижном основании 19. Работа терморегулятора с этими линиями задержки на неподвижном основании 19 в соответствии с структурной схемой фиг.6 аналогична работе терморегулятора по структурной схеме фиг.3. In the second embodiment of the accelerometer, the first delay line with
Для измерения ускорения во втором варианте выполнения акселерометра используются линии задержки на ЧЭ 2 с ВШП 20-23. Сигнал с первого ПАВ-автогенератора с усилителем 9′′ и линией задержки на ВШП 20 и 21 преобразуется в импульсный с помощью формирователя 10′′ импульсов, затем формируется код частоты в счетчике-регистре 11′′, откуда сигнал поступает на первый вход второго блока 17 вычитания кодов. Сигнал с второго ПАВ-автогенератора с усилителем 9′′′ и линией задержки на ВШП 22 и 23 преобразуется в импульсный в формирователе импульсов 10′′′, в счетчике-регистре 11′′′ образуется код частоты, поступающий на второй вход блока 17 вычитания кодов. После вычитания кодов в блоке 17 вычитания кодов на его выходе получается сигнал об измеряемом ускорении. To measure acceleration in the second embodiment of the accelerometer, delay lines are used on the
С выходов управляющего генератора 18 поступают сигналы управления блоками акселерометра. По линии а поступает сигнал обнуления счетчиков-регистров 11, 11′...11′′′, по линии б - сигналы считывания счетчиков-регистров 11, 11′. . . 11′′′ и обнуления сумматора 12 кодов, блока 17 вычитания кодов. По линии в передается сигнал обнуления первого блока 14 вычитания кодов, по линии г - сигнал обнуления реверсивного счетчика 15, по линии д - счетные импульсы на реверсивный счетчик 15. The outputs of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5062569 RU2018132C1 (en) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | Accelerometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5062569 RU2018132C1 (en) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | Accelerometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018132C1 true RU2018132C1 (en) | 1994-08-15 |
Family
ID=21613484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5062569 RU2018132C1 (en) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | Accelerometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2018132C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653140C1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-05-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Accelerometer |
-
1992
- 1992-09-17 RU SU5062569 patent/RU2018132C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Заявка Франции N 2557695, кл. G 01L 1/26, 1986. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1673991, кл. G 01P 15/09, 1991. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653140C1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-05-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Accelerometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2018132C1 (en) | Accelerometer | |
JPS5833490B2 (en) | temperature measuring device | |
SU847099A1 (en) | Piezo-resonance vacuum meter | |
JPS5895230A (en) | Method and apparatus for electronic type temperature measurement | |
SU994928A1 (en) | Digital measuring device for strain-gauge balance | |
RU2036446C1 (en) | Pressure transducer | |
SU974146A1 (en) | Digital temperature meter | |
SU590594A2 (en) | Strain-gauge device | |
SU1029016A1 (en) | Device for measuring temperature | |
SU555310A1 (en) | Device for dynamically balancing multi-support rotors | |
SU892246A1 (en) | Differentiating pressure converter | |
SU464839A1 (en) | Microwave power meter | |
JP2504753B2 (en) | Electronic thermometer | |
SU627403A1 (en) | Thermoanemometric transducer | |
RU2163007C2 (en) | Temperature-to-digital code converter | |
SU1040490A1 (en) | Frequency-pulse computer device | |
SU398835A1 (en) | DIGITAL VIBROMETER | |
SU700790A1 (en) | Digital meter torque | |
SU1281922A1 (en) | Digital temperature meter | |
SU1121175A1 (en) | Device for measuring ship list | |
SU608178A1 (en) | Function converter | |
SU514208A1 (en) | Weighting device with the calculation of the value of the weighed goods | |
SU1364899A2 (en) | Strain-measuring scales | |
SU864299A2 (en) | Frequency multiplier | |
SU620986A1 (en) | Arrangement for taking square root |