RU2028001C1 - Method of compensation of temperature error of slope of characteristic of accelerometer - Google Patents

Method of compensation of temperature error of slope of characteristic of accelerometer Download PDF

Info

Publication number
RU2028001C1
RU2028001C1 RU93013929A RU93013929A RU2028001C1 RU 2028001 C1 RU2028001 C1 RU 2028001C1 RU 93013929 A RU93013929 A RU 93013929A RU 93013929 A RU93013929 A RU 93013929A RU 2028001 C1 RU2028001 C1 RU 2028001C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
accelerometer
characteristic
temperature
magnet
steepness
Prior art date
Application number
RU93013929A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93013929A (en
Inventor
В.И. Баженов
И.В. Вдовенко
Н.А. Горбачев
А.В. Масленников
В.А. Рязанов
В.М. Соловьев
Original Assignee
Раменское приборостроительное конструкторское бюро
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Раменское приборостроительное конструкторское бюро filed Critical Раменское приборостроительное конструкторское бюро
Priority to RU93013929A priority Critical patent/RU2028001C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2028001C1 publication Critical patent/RU2028001C1/en
Publication of RU93013929A publication Critical patent/RU93013929A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method is designed for compensating accelerometers with magnetoelectric converter with disc permanent magnet. Method of compensation of temperature error of slope of characteristic of accelerometer incorporating magnetoelectric power converter with disc permanent magnet magnetized in diametrical direction consists in compensation of temperature change of magnetic flux in working gap of power converter with the use of thermomagnetic shunt inserted into magnetic system of power converter. Thermomagnetic shunt inserted into magnetic system of power converter. Thermomagnetic shunt is placed with direction of its layers along neutral axis of magnet, slope of characteristic of accelerometer is measured at two values of ambient temperature, thermomagnetic shunt is set at angle of 90 deg to neutral axis of magnet and slope of its characteristic is measured at same values of ambient temperature, thermomagnetic shunt is turned through angle found by means of calculated relation. EFFECT: improved efficiency of compensation of temperature error. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к компенсационным акселерометрам с магнитоэлектрическим силовым преобразователем с дисковым постоянным магнитом. The invention relates to measuring equipment, namely to compensation accelerometers with a magnetoelectric power transducer with a disk permanent magnet.

Известен способ компенсации температурной погрешности крутизны характеристики акселерометра, заключающийся в том, что изменяют магнитный поток в рабочем зазоре силового преобразователя путем изменения магнитного сопротивления рабочего зазора за счет деформации магнитопровода [1]. There is a method of compensating for the temperature error of the steepness of the accelerometer characteristics, which consists in changing the magnetic flux in the working gap of the power converter by changing the magnetic resistance of the working gap due to deformation of the magnetic circuit [1].

При реализации такового способа затрудняется компенсация индивидуальной температурной погрешности крутизны характеристики отдельного прибора вследствие отсутствия термокомпенсационных элементов, учитывающих индивидуальную температурную погрешность акселерометра. When implementing this method, it is difficult to compensate for the individual temperature error of the slope of the characteristics of an individual device due to the absence of temperature compensation elements that take into account the individual temperature error of the accelerometer.

Индивидуальная компенсация температурной погрешности крутизны характеристики отдельного прибора обеспечивается с помощью способа, заключающегося в том, что компенсируют температурное изменение магнитного потока в рабочем зазоре силового преобразователя путем подбора площади сечения термомагнитного шунта, набираемого из нескольких брусков различного сечения и устанавливаемого направлением своих слоев по направлению намагничивания магнита [2]. Individual compensation of the temperature error of the steepness of the characteristics of an individual device is ensured by the method, which consists in compensating for the temperature change in the magnetic flux in the working gap of the power converter by selecting the cross-sectional area of a thermomagnetic shunt, drawn from several bars of different sections and set by the direction of its layers in the direction of magnetization of the magnet [2].

Но и этим способом не удается точно скомпенсировать температурную погрешность вследствие конечной дискретности сечения термошунтов. Кроме того, реализация этого способа затрудняется применительно к силовым преобразователям с плоским дискообразным магнитом вследствие невозможности крепления набора термошунтов. But even in this way, it is not possible to precisely compensate for the temperature error due to the finite discreteness of the cross-section of thermal shunts. In addition, the implementation of this method is difficult in relation to power converters with a flat disk-shaped magnet due to the inability to mount a set of thermal shunts.

Целью изобретения является расширение возможностей применения способа термокомпенсации с помощью термошунтов и повышение точности термокомпенсации. The aim of the invention is to expand the application of the method of thermal compensation using thermal shunts and to improve the accuracy of thermal compensation.

Данная цель выполняется с помощью способа компенсации температурной погрешности крутизны характеристик акселерометра, содержащего магнитоэлектрический силовой преобразователь с дисковым постоянным магнитом с намагничиванием в диаметральном направлении, заключающегося в том, что компенсируют температурное изменение магнитного потока в рабочем зазоре силового преобразователя с помощью термомагнитного шунта, вводимого в магнитную систему силового преобразователя тем, что располагают термошунт направлением его слоев по нейтральной оси магнита, измеряют крутизну характеристики К акселерометра при температуре окружающей среды Т1, крутизну характеристики К' при второй температуре окружающей среды Т2, устанавливают термошунт направлением слоев под углом 90о к нейтральной оси магнита, измеряют крутизну характеристики К1акселерометра при первом значении температуры окружающей среды Т1, крутизну характеристики К1' при температуре окружающей среды Т2, разворачивают термошунт направлением слоев на угол φ относительно нейтральной оси магнита, определяемый соотношением
φ = arcsin

Figure 00000001
, где αа - температурный коэффициент характеристики акселерометра без термошунта;
αш - температурный коэффициент крутизны, вносимый термошунтом;
αа =
Figure 00000002
;
Δ Т = Т2 - Т1;
αш =
Figure 00000003
.This goal is achieved by using a method of compensating for the temperature error of the steepness of the characteristics of an accelerometer containing a magnetoelectric power transducer with a disk permanent magnet with magnetization in the diametrical direction, which consists in compensating for the temperature change in the magnetic flux in the working gap of the power transducer using a thermomagnetic shunt introduced into the magnetic power converter system by having a thermo-shunt disposed in a neutral direction th axis of the magnet, measured slope of characteristic accelerometer at ambient temperature T 1, the slope of characteristic 'at a second ambient temperature T2 is set termoshunt direction of the layers 90 of to the neutral axis of the magnet, measured by the slope of characteristic one accelerometer at a first ambient temperature T 1 , the steepness of the characteristic K 1 'at ambient temperature T 2 , deploy a thermal shunt by the direction of the layers at an angle φ relative to the neutral axis of the magnet, determined by the ratio vision
φ = arcsin
Figure 00000001
where α a is the temperature coefficient of the characteristics of the accelerometer without a thermal shunt;
α W - the temperature coefficient of steepness introduced by the thermal shunt;
α a =
Figure 00000002
;
Δ T = T 2 - T 1 ;
α w =
Figure 00000003
.

При положении термошунта, когда направление его слоев совпадает с нейтральной осью магнита, индукция в рабочем зазоре силового преобразователя в месте расположения термошунта равна нулю, поэтому по сечению термошунта не проходит магнитный поток от магнита. Следовательно, температурное изменение крутизны характеристики акселерометра определяется только изменением магнитного потока, вызванного изменениями энергии магнита, и магнитных сопротивлений в магнитной цепи силового преобразователя в зависимости от температуры окружающей среды. Поэтому по значениям крутизны характеристики акселерометра при двух значениях температуры окружающей среды определяется температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра, обусловленный изменением параметров самого акселерометра. In the position of the thermal shunt, when the direction of its layers coincides with the neutral axis of the magnet, the induction in the working gap of the power transducer at the location of the thermal shunt is zero, therefore, the magnetic flux from the magnet does not pass along the cross section of the thermal shunt. Consequently, the temperature change in the steepness of the accelerometer characteristic is determined only by a change in the magnetic flux caused by changes in the magnet energy and magnetic resistances in the magnetic circuit of the power converter depending on the ambient temperature. Therefore, from the values of the steepness of the accelerometer characteristics at two ambient temperatures, the temperature coefficient of the steepness of the accelerometer characteristics is determined due to a change in the parameters of the accelerometer itself.

При направлении слоев термошунта под углом 90o к нейтральной оси магнита индукция в рабочем зазоре магнита в месте нахождения термошунта максимальна. В этом случае через термошунт замыкается максимально возможный для данного сечения термошунта магнитный поток, величина которого зависит от температуры окружающей среды. Так как при повышении температуры термошунт возвращает часть потока в рабочий зазор силового преобразователя, а магнитная система магнита уменьшает величину магнитного потока, то температурные коэффициенты крутизны характеристики акселерометра, обусловленные изменением параметров акселерометра и термошунта, имеют разные знаки. Поэтому по значениям крутизны характеристики акселерометра при двух значениях температуры окружающей среды определяется разностный температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра. А так как температурный коэффициент крутизны характеристики, обусловленный температурными изменениями параметров акселерометра, определен по предыдущим изменениям, то определяется и температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра, обусловленный изменениями параметров термошунта.When the layers of the thermal shunt are directed at an angle of 90 ° to the neutral axis of the magnet, the induction in the working gap of the magnet at the location of the thermal shunt is maximum. In this case, the maximum possible magnetic flux for a given cross section of the thermal shunt closes through the thermal shunt, the magnitude of which depends on the ambient temperature. Since, with increasing temperature, the thermo-shunt returns part of the flow to the working gap of the power converter, and the magnetic system of the magnet decreases the magnitude of the magnetic flux, the temperature coefficients of the steepness of the accelerometer characteristics due to changes in the parameters of the accelerometer and thermo-shunt have different signs. Therefore, the difference temperature coefficient of the steepness of the accelerometer characteristic is determined from the values of the steepness of the accelerometer characteristics at two values of the ambient temperature. And since the temperature coefficient of the steepness of the characteristic due to temperature changes in the parameters of the accelerometer is determined by previous changes, the temperature coefficient of the steepness of the characteristics of the accelerometer is determined by the changes in the parameters of the thermal shunt.

Из указанного выше видно, что температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра, обусловленный температурными изменениями параметров термошунта, равен нулю при направлении слоев термошунта по нейтральной оси магнита и максимален при направлении слоев под углом 90ок нейтральной оси магнита. Поэтому в пределах угла (90o ≅φ≅ 0о) между направлением слоев термошунта и нейтральной осью магнита есть такое значение температурного коэффициента крутизны характеристики акселерометра, определяемое температурными изменениями параметров термошунтов, которое равно температурному коэффициенту крутизны характеристики, обусловленному температурными изменениями параметров акселерометра.From the above it is clear that the temperature coefficient transconductance characteristic of the accelerometer due to temperature changes termoshunta parameter is zero when the direction termoshunta layers of the neutral axis of the magnet and maximum when the direction of the layers 90 of to the neutral axis of the magnet. Therefore, within the angle (90 o ≅φ≅ 0 °) between the direction of the layers and the neutral axis termoshunta magnet has a temperature coefficient transconductance characteristic of the accelerometer, temperature changes termoshuntov defined parameters, which is equal to the temperature coefficient transconductance characteristic caused by temperature changes accelerometer parameters.

В этом случае суммарный температурный коэффициент крутизны акселерометра равен нулю, и магнитный поток в рабочем зазоре силового преобразователя постоянен и не зависит от температуры окружающей среды. Следовательно, заявленным способом устраняется температурная погрешность крутизны характеристики для акселерометров с магнитоэлектрическим силовым преобразователем с дисковым постоянным магнитом с диаметральным направлением намагниченности, что расширяет возможности применения способа термокомпенсации с помощью термошунтов. In this case, the total temperature coefficient of the steepness of the accelerometer is zero, and the magnetic flux in the working gap of the power converter is constant and does not depend on the ambient temperature. Therefore, the claimed method eliminates the temperature error of the slope of the characteristic for accelerometers with a magnetoelectric power converter with a disk permanent magnet with a diametrical direction of magnetization, which expands the possibilities of using the method of thermal compensation using thermal shunts.

С помощью расчетного соотношения определяется угол между направлением слоев термошунта и нейтральной осью магнита, при котором осуществляется полная термокомпенсация, что повышает точность термокомпенсации. Using the calculated ratio, the angle between the direction of the layers of the thermal shunt and the neutral axis of the magnet is determined, at which full thermal compensation is carried out, which increases the accuracy of thermal compensation.

Устранение температурной погрешности повышает точность измерений ускорений с помощью акселерометра. Elimination of temperature error increases the accuracy of acceleration measurements using an accelerometer.

На чертеже приведена конструктивная схема термокомпенсации. Направление слоев термокомпенсатора 1, совпадающее с его осью 2, ориентируется под углом φ относительно нейтральной оси 3 дискового постоянного магнита 4 с диаметральным направлением намагниченности. В рабочем зазоре магнита находится компенсационная катушка 5. The drawing shows a structural diagram of thermal compensation. The direction of the layers of thermal compensator 1, coinciding with its axis 2, is oriented at an angle φ relative to the neutral axis 3 of the disk permanent magnet 4 with a diametrical direction of magnetization. In the working gap of the magnet is a compensation coil 5.

Операции заявленного способа заключаются в следующем. The operations of the claimed method are as follows.

При одном значении температуры Т1 окружающей среды располагают термошунт направлением его слоев по нейтральной оси магнита и измеряют крутизну К характеристики акселерометра. Для устранения аддитивных погрешностей акселерометра крутизну определяют по показаниям акселерометра при двух значениях ускорения противоположного знака. Например, для измерения К устанавливают акселерометр измерительной осью по направлению вектора ускорения свободного падения и измеряют выходной сигнал акселерометра I'. Затем разворачивают акселерометр так, чтобы его измерительная ось была направлена противоположно вектору ускорения свободного падения, и измеряют выходной сигнал акселерометра I''. Крутизну характеристики К определяют из выражения
К =

Figure 00000004
.At a single value of the ambient temperature T 1 , a thermo-shunt is placed with the direction of its layers along the neutral axis of the magnet and the steepness K of the accelerometer is measured. To eliminate the additive errors of the accelerometer, the slope is determined by the readings of the accelerometer at two values of acceleration of the opposite sign. For example, to measure K, an accelerometer is installed with the measuring axis in the direction of the gravitational acceleration vector, and the output signal of the accelerometer I 'is measured. Then, the accelerometer is turned so that its measuring axis is directed opposite to the gravitational acceleration vector, and the output signal of the accelerometer I is measured. '' The steepness of the characteristic K is determined from the expression
K =
Figure 00000004
.

При другом значении температуры Т2, отличающееся от Т1 на величину ΔТ, не меняя положения направления слоев термошунта, измеряют крутизну К' характеристики акселерометра. Определяют температурный коэффициент крутизны характеристики К.At a different temperature T 2 , which differs from T 1 by ΔT, without changing the position of the direction of the thermal shunt layers, measure the steepness K 'of the accelerometer characteristic. The temperature coefficient of slope of characteristic K. is determined.

Вновь устанавливают температуру окружающей среды Т1, располагают термошунт направлением его слоев под углом 90о к нейтральной оси магнита, измеряют крутизну характеристики К1. Затем опять устанавливают температуру окружающей среды Т2 и измеряют крутизну характеристики акселерометра К1'. Определяют температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра αш. После этого располагают термошунт направлением его слоев под углом φ к нейтральной оси магнита.Again set the ambient temperature T 1, a termoshunt direction of its fibers at an angle of 90 to the neutral axis of the magnet, the steepness of characteristics is measured K 1. Then again set the ambient temperature T 2 and measure the steepness of the characteristics of the accelerometer K 1 '. The temperature coefficient of slope of the accelerometer characteristic α w is determined. After this, a thermo-shunt is placed by the direction of its layers at an angle φ to the neutral axis of the magnet.

Claims (1)

СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ КРУТИЗНЫ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКСЕЛЕРОМЕТРА, содержащего магнитоэлектрический силовой преобразователь с дисковым постоянным магнитом с намагничиванием в диаметральном направлении, заключающийся в том, что компенсируют температурное изменение магнитного потока в рабочем зазоре силового преобразователя с помощью термомагнитного шунта, вводимого в магнитную систему силового преобразователя, отличающийся тем, что располагают термошунт с направлением слоев по нейтральной оси магнита, измеряют крутизну K характеристики при температуре T1 окружающей среды, а затем измеряют крутизну K' характеристики при температуре T2 окружающей среды, устанавливают термошунт направлением слоев под углом 90o к нейтральной оси магнита, измеряют крутизну K1 характеристики акселерометра при значении температуры T1 окружающей среды, крутизну K1 характеристики при температуре T2 окружающей среды и разворачивают темрмошунт с направлением слоев на угол φ относительно нейтральной оси магнита, определяемый соотношением
Figure 00000005

где
Figure 00000006
температурный коэффициент крутизны характеристики акселерометра без термошунта ΔT = T2-T1;
Figure 00000007
температурный коэффициент крутизны, вносимый термошунтом.METHOD FOR COMPENSATING THE TEMPERATURE ERROR OF CRISIS OF THE ACCELEROMETER CHARACTERISTICS, comprising a magnetoelectric power transducer with a disk permanent magnet with magnetization in the diametrical direction, which consists in compensating for the temperature change in the magnetic flux in the working gap of the power transducer using a thermomagnetic input system the fact that they have a thermal shunt with the direction of the layers along the neutral axis of the magnet, measure the steepness K of the characteristic at ambient temperature T 1 , and then measure the steepness K 'of the characteristic at ambient temperature T 2 , set the thermal shunt by directing the layers at an angle of 90 ° to the neutral axis of the magnet, measure the steepness K 1 of the accelerometer's characteristic at ambient temperature T 1 , the steepness K 1 of the characteristic at ambient temperature T 2 and deploy a temperature shunt with the direction of the layers at an angle φ relative to the neutral axis of the magnet, determined by the ratio
Figure 00000005

Where
Figure 00000006
the temperature coefficient of steepness of the accelerometer characteristic without a thermal shunt ΔT = T 2 -T 1 ;
Figure 00000007
temperature coefficient of slope introduced by the thermal shunt.
RU93013929A 1993-03-19 1993-03-19 Method of compensation of temperature error of slope of characteristic of accelerometer RU2028001C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93013929A RU2028001C1 (en) 1993-03-19 1993-03-19 Method of compensation of temperature error of slope of characteristic of accelerometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93013929A RU2028001C1 (en) 1993-03-19 1993-03-19 Method of compensation of temperature error of slope of characteristic of accelerometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2028001C1 true RU2028001C1 (en) 1995-01-27
RU93013929A RU93013929A (en) 1996-12-20

Family

ID=20138767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93013929A RU2028001C1 (en) 1993-03-19 1993-03-19 Method of compensation of temperature error of slope of characteristic of accelerometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2028001C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528119C2 (en) * 2012-12-26 2014-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Thermal invariant meter of linear acceleration

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент США N 3498138, кл. G 01P 15/08, 1970. *
2. Fhomas L.J., Evans R.H. Performance characteristics and methods testing of force-feed-back accelerometers - "Aeronautics Results council Reports and Memoranda", 3601, 1967, p.51. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528119C2 (en) * 2012-12-26 2014-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Thermal invariant meter of linear acceleration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4639665A (en) Sensing system for measuring a parameter
US7053600B2 (en) Current sensor
WO2006113459A2 (en) Current sensor
JP2717231B2 (en) Underground hearing system
JP2987470B2 (en) Cooking device
RU2028001C1 (en) Method of compensation of temperature error of slope of characteristic of accelerometer
US5103163A (en) Current transducer
Hristoforou et al. Amorphous wires in displacement sensing techniques
Granath Instrumentation applications of inverse-Wiedemann effect
RU2039994C1 (en) Compensation accelerometer
RU2450278C2 (en) Microsystem accelerometre
US3882731A (en) Torquer scale factor temperature correction means
RU93013929A (en) METHOD FOR COMPENSATING THE TEMPERATURE ERROR OF THE CRISIS OF THE ACCELEROMETER CHARACTERISTICS
RU2063047C1 (en) Accelerometer
SU1626232A1 (en) Device for measuring temperature coefficient of magnetic induction of permanent magnets
JPH10319035A (en) Acceleration sensor
RU1795374C (en) Compensating accelerometer
JP3271339B2 (en) Magnetic bridge sensor
SU678934A1 (en) Electromagnetic weighing element
SU1109623A1 (en) Device for checking mechanical properties of moving ferromagnetic articles
JPH09232647A (en) Hall element diving circuit
SU1101725A1 (en) Device for checking moving ferromagnetic articles
SU1631305A1 (en) Digital electromagnetic balance
Park et al. A development of recoil & counter recoil motion measurement system using LVDT
RU1836645C (en) Precision vertical gradiometer