SU1040425A1

SU1040425A1 - Float-type pendulum acceleration method

Info

Publication number: SU1040425A1
Application number: SU813359693A
Authority: SU
Inventors: Сергей Феодосьевич Коновалов; Александр Александрович Трунов
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1983-09-07

Abstract

ПОПЛАВКОВЫЙ МАЯТНИКОВЫЙАКСЕЛЕРОМЕТР , содержащий герметичный корпус с сильфоном, заполненный рабочей жидкостью, наход щийс в ней подвижный поплавковый ма тниковый узел, опоры подвижного узла, датчик угла и силовой исполнительный элемент, соединенные через электронный усилитель, дополнительный электронный усилитель и систему термостатировани , отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , ускорени и упрощени конструкции, акселерометра , в него введены четыре плоских электрода, попарно укрепленных друг противдруга на торце сильфона и на корпусе прибора, причем обе пары электродов расположены по оси, параллельной оси (Л чувствительности акселерометра и электрически соединень с входом до полнительного электронного усилител .A FLOATING PENDULUM AXELEROMETER containing a hermetic housing with a bellows, filled with working fluid, a movable float-mounted satellite unit in it, supports of the movable unit, an angle sensor and a power actuator connected through an electronic amplifier, an additional electronic amplifier and a thermostatic system characterized by In order to improve the measurement accuracy, accelerate and simplify the design of the accelerometer, four flat electrodes are inserted into it, pairwise reinforced against each other. There is an adapter at the end of the bellows and on the instrument case, and both pairs of electrodes are located along an axis parallel to the axis (L of the accelerometer sensitivity and electrically connected to the input of an additional electronic amplifier.

Description

Изобретение относитс к измерению параметров движени , в частности к компенсационным поплавковым ма тниковым акселерометрам с корректирующим контуром, обеспечивающим снижение погрешности измерени ускорени при наличии вибрации.The invention relates to the measurement of motion parameters, in particular, to compensatory float-mounted accelerometers with a correction circuit, which provide a reduction in the measurement error of the acceleration in the presence of vibration.

Известные конструкции поплавковых ма тниковых акселерометров с корректирующим контуром относительно сложны, так как дл обеспечени коррекции требуют введени в свою структуру дополнительного корректирующего акселерометра l} и 2 ,Known designs of float-operated accelerometers with a correction loop are relatively complex, since to ensure correction they require the introduction of an additional correction accelerometer l} and 2 into their structure,

Наиболее близким к предлагаемому вл етс поплавковый ма тниковый акселерометр, содержащий герметич.ный корпус с с льфоном, заполненный рабочей жидкостью, наход щийс в ней подвижный поплавковый ма тниковый узел, опоры подвижного ма тникового узла, датчик угла иThe closest to the present invention is a float-mounted accelerometer, containing a hermetic housing with a lophone, filled with a working fluid, a movable float-mounted satellite node in it, supports of a mobile pendulum, an angle sensor and

силовой исполнительный элемент, соединенные через электронный усилитель , дополнительный электронный усилитель и систему термостатировани р.power actuator connected through an electronic amplifier, an additional electronic amplifier and a thermostating system p.

В нем подвижный ма тниковый узел, имеет или остаточный вес, или остаточную плавучесть строго определенной величины при рабочей температуре акселерометра, что обуслав ливает перемещение подвижного ма тникового узла в радиальном направлении , совпадающем с измерительной осью акселерометра. Специальна измерительна схема, введенна в состав-электромагнитных опор подвижн .ого узла, осуществл ет измерение указанного перемещени подвижного узла, а выход этой схемы соединен с входом дополнительного электронного усилител , выходной сигнал которого подаетс на силовой исполнительный элемент акселерометра . Таким образом, роль дополнительного акселерометра корректирующего контура вь1полн ет подвижный ма тниковый узел акселерометра (используетс как инерционна масса дополнительного акселерометра) и его электромагнитные опоры (используютс как датчик положени инерционной массы).In it, a mobile pendulous node has either a residual weight or residual buoyancy of a strictly defined value at the operating temperature of the accelerometer, which causes the movement of the mobile pendulous node in the radial direction, which coincides with the measuring axis of the accelerometer. A special measuring circuit, introduced into the composition of the electromagnetic supports of the movable unit, measures the indicated movement of the movable unit, and the output of this circuit is connected to the input of an additional electronic amplifier, the output signal of which is fed to the power actuator of the accelerometer. Thus, the role of the additional accelerometer of the correction circuit is complete with the mobile accelerometer node (used as the inertial mass of the additional accelerometer) and its electromagnetic supports (used as the inertial mass position sensor).

Недостатком известного поплавкового ма тникового акселерометра, вл етс невозможность применени в его конструкции других типов опор, кроме электромагнитного или электростатического подвеса.A disadvantage of the known float-type accelerometer is the impossibility of using other types of supports in its design, except for electromagnetic or electrostatic suspension.

Кроме того, необходимость об зательного Нсшичи остаточного веса или остаточной плавучести подвижного ма тникового узла акселерометра определ ет применение электромагнитных опор подвижного узла со значительно большей жесткостью, чем варианте. полного гидростатического взвешивани подвижного узла поплавкового ма тникового акселерометра . .In addition, the need for an obligatory residual weight or residual buoyancy of a movable node of the accelerometer determines the use of electromagnetic supports of the movable node with much greater rigidity than the variant. full hydrostatic weighing of the mobile node of the float-mounted accelerometer. .

Однако данное обсто тельство обуславливает относительно большое потребление мощности опорами, а следовательно,и большое и нестабилное ее выделение во внутреннюю полость поплавкового прибора, что искажает стационарность теплового пол акселерометра и вызывает погрешность в его работе.However, this circumstance causes a relatively large power consumption of the supports, and consequently, its large and unstable discharge into the internal cavity of the float device, which distorts the stationary thermal field of the accelerometer and causes an error in its operation.

Цель изобретени - повышение точности измерени ускорений, и упрощение конструкции акселерометрУказанна цель достигаетс тем, что в акселерометр, содержащий герметичный корпус с сильфоном, заполненный рабочей жидкостью, наход щийс в ней подвижный поплавковы ма тниковый узел, опоры подвижного узла, датчик угла и силовой исполнительный элемент, соединенные через электронный усилитель, дополнительный электронный усилитель и систему термостатировани , введены четыре плоских электрода, попарно укрепленных друг против друга на торце сильфона и на корпусе прибора, причем обе пары электродов расположены по оси, параллельной оси чувствительности акселерометра и электрически соединены с входом дополнительного электронного , усилител .The purpose of the invention is to improve the accuracy of acceleration measurements, and to simplify the design of an accelerometer. The above objective is achieved in that an accelerometer comprising a sealed housing with a bellows, a working fluid, a movable float node, a movable node supports, an angle sensor and a power actuator connected through an electronic amplifier, an additional electronic amplifier and a thermostatic system, four flat electrodes are introduced, pairwise reinforced against each other at the front and a bellows on the device, wherein both pairs of electrodes are arranged on an axis parallel to the axis of the accelerometer sensitivity and electrically connected to the input of an additional electron amplifier.

На фиг. 1 представленаконструктивна схема предлагаемого акселерометра; на фиг. 2 - сечение А-А . на фи-г. If на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - электрическа схема.FIG. 1 presents the schematic diagram of the proposed accelerometer; in fig. 2 - section AA. on fi-g. If in FIG. 3 is a section BB in FIG. one; in fig. 4 - electrical circuit.

Акселерометр состоит из герметичного корпуса 1 с сильфоном 2, заполненного рабочей жидкостью 3, подвижного ма тникового узла 4 и его , датчика 6 угла и еилового испсэлнктельного элемента 7, соединенных через основной электроный усилитель 8, дополнительного электронного усилител 9, системы 10 термостатировани , размещенных на торце сильфона электродов 11 и 12 и размещенных на корпусе 1 акселерометра электродов 13 и 14.The accelerometer consists of a sealed housing 1 with a bellows 2 filled with working fluid 3, a movable swing node 4 and its, angle sensor 6 and power supply element 7 connected through the main electronic amplifier 8, additional electronic amplifier 9, thermostating system 10 placed on the end of the bellows of the electrodes 11 and 12 and placed on the housing 1 of the accelerometer electrodes 13 and 14.

Кроме этого, на фиг, 1-4 обозначено:In addition, in FIGS. 1-4, indicated:

00 - ось подвеса подвижного узл 1 - измерительна ось акселерометра;00 — axis of suspension of the movable unit 1 — measuring axis of the accelerometer;

R - эталонное выходное сопрот ление .R is the reference output resistance.

Электроды 11 и 14 образуют емкостной датчик перемещений С, а электроды 12 и 13 - датчик Су, причем оба датчика соединены с входом .дополнительного электронного усилител 9 по дифференциальной схеме, например емкости С и Cg включеныElectrodes 11 and 14 form a capacitive displacement transducer C, and electrodes 12 and 13 form a Su sensor, both of which are connected to the input of an additional electronic amplifier 9 according to a differential circuit, for example, capacitances C and Cg are included

в измерительные плечи моста 15, в состав которого вход т также сопротивлени 2, и 2 j-v U - напр жение питани моста.The measuring shoulders of the bridge 15, which also includes resistances 2, and 2 j-v U are the supply voltage of the bridge.

Акселерометр работает следующим образом.The accelerometer works as follows.

При -наличии ускорени по измерительной оси прибора инерционна сила вызывает поворотПОДВИЖНОГО узла А вркруг оси 00, который измер етс датчиком положени (угла)In the presence of acceleration along the measuring axis of the device, the inertial force causes rotation of the MOTOR node A around the axis 00, which is measured by a position (angle) sensor

6,усиливаетс основным электронным усилителем 8 ичерез эталонное6 is amplified by the main electronic amplifier 8 and through the reference

сопротивление подаетс в обмотку силового исполнительного элементаresistance is applied to the winding of the actuator

7.Одновременно,так как конструктино выполн етс условие т же tflc- масса сильфона: масса вытесненной сильфоном рабочей жидкости ) причем, (Не , по измерительной оси на сильфон действует результирующа изгибающа распределенна нагрузка (совпадающа по. направлению с архимедовой силой, . приложенной к сильфону), под действием которой сильфон изгибаетс , а его торец поворачивает относительн исходного положени на. некоторый угол, пропорциональный (в пределах Мсшых перемещений сильфона) изгибающей нагрузке, а следовательно, ускорению по измерите.льной оси ак селеромехра ..- При этом измерительный мост 15 формирует сигнал, пропбрциональный ускорению по изме рительной оси акселерометра. Этот сигнал .усиливаетс дополнительным электронным усилителем 9 и через эталонное сопротивление- подаетс в обмотку силового Исполнительного элемента 7. Коэффициент усилени дополнительного усилител 9 подбираетс таким, чтобы его выходной ток создавал посредством силового исполнительного элемента момент, равный и противоположно направленный моменту от инерционной силы действующей на подвижный узел йа тниковый акселерометра. В этом случае отклонение подвижного узла акселерометра от нулевого положени будет равно перемещению, необходимому дл компенсации неточности измерени ускорени дополнительным акселерометром, при этом отклонение подвижного ма тникового ysjja прибора (корректирующего контра ) уменьшаетс , ч.то ведет к стабилизации коэффициента передачи силового исполнительного элемента, повышению виброустойчивости прибор и снижению изменений упругих сил подвеса чувствительного элемента. При работе системы термостати .ровани 10 незначительные температурные деформации сильфона в осевом направлении не вызывают сигнала в дополнительнок корректирующем контуре, так как датчики Cf и С2 включены дифференциально. При наличии ускорени по перекрестной7. Simultaneously, as the constructin is satisfied, the same tflc is the mass of the bellows: the mass of the working fluid displaced by the bellows), (He, the resulting bending distributed load (coincident in the direction with the Archimedean force applied to the bellows) bellows), under the action of which the bellows is bent, and its end is rotated relative to the initial position by a certain angle, proportional (within the mass displacements of the bellows) to the bending load and, therefore, to acceleration by Measure the axle of the aleomermetra ..- At this, the measuring bridge 15 generates a signal propagating to the acceleration along the measuring axis of the accelerometer. This signal is amplified by an additional electronic amplifier 9 and through the reference resistance is fed into the winding of the power Executive Element 7. The gain of the additional amplifier 9 is chosen so that its output current creates, by means of a power actuating element, a moment equal to and opposite to the moment from the inertial force acting on mobile node yatnik accelerometer. In this case, the deviation of the moving node of the accelerometer from the zero position will be equal to the displacement necessary to compensate for the inaccuracy of the measurement of acceleration with an additional accelerometer, while the deviation of the movable relative ysjja device (corrective counter) decreases, which leads to stabilization of the transmission coefficient of the actuator, increasing vibration resistance of the device and reducing changes in the elastic forces of the suspension of the sensitive element. When the thermostat system 10 is operating, insignificant temperature deformations of the bellows in the axial direction do not cause a signal in the additional correction circuit, since the Cf and C2 sensors are switched differentially. In the presence of acceleration on cross

оси также происходит деформаци axes also deformation occurs

сильфона и его торец поворачиваетс на угол, пропорциональный у.скорению по оси. Однако резмещение электродов 11 - 14 по измерительной оси и дифференциальное включение датчиков С и С исключают вthe bellows and its end face is rotated by an angle proportional to the acceleration axis. However, the displacement of the electrodes 11 - 14 along the measuring axis and the differential activation of sensors C and C are excluded in

этом случае по вление сигнала вIn this case, the appearance of a signal

корректирующем контуре.correction circuit.

Кроме того, предлагаема конструктивна схёма реализуетс при полном гидростатическом взвешивании подвижного поплавкового узла. При частотах переменной составл ющей ускорени по измерительной оси, близких к частоте резонанса сильфона, амплитуда колебаний его торца будет резко возрастать. Дл уменьшени вносимой при этом погрешности в схеме дополнительного электронного усилител 9 предусмотрен фильтр, ограничивающий частотный диапазон-работы корректирующего контура значени ми от О до частоты , несколько меньшей частоты резонанса сильфона.In addition, the proposed design scheme is realized with full hydrostatic weighing of the movable float assembly. When the frequencies of the variable component of the acceleration along the measuring axis are close to the resonance frequency of the bellows, the oscillation amplitude of its end will increase sharply. To reduce the error introduced in this case, an additional electronic amplifier 9 has a filter that limits the frequency range of the correction loop to values from 0 to a frequency slightly lower than the resonance frequency of the bellows.

Предлагаема конструкци линейнго компенсационного поплавкового ма тникового акселерометра с корректирующим контуром без введени в конструкцию специального дополнительного акселерометра применима в поплавковых акселерометрах с любым типом опор полностью гидростатчески взвешенного поплавковогоThe proposed design of a linear compensatory float-mounted accelerometer with a correction loop without the introduction of a special additional accelerometer into the design is applicable to float-operated accelerometers with any type of support of a fully hydrostatically weighted float

-подвижного узла.-mobile knot.

Возможность обеспечени полного гидростатического взвешивани подвижного узла поплавкового акселерометра по сравнению с частичным взвешиванием позвол ет получить повышение точности работы прибора.The ability to provide full hydrostatic weighing of the moving node of the float accelerometer compared to partial weighing allows to obtain an increase in the accuracy of the instrument.

Claims

FLOATING PENDULUM · ACCELEROMETER containing hermetically-

70 6

A new housing with a bellows filled with a working fluid, a movable float pendulum assembly, supports of the movable assembly, an angle sensor and a power actuator connected through it. an electronic amplifier, an additional electronic amplifier and a temperature control system, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurement, acceleration, and simplify the design of the accelerometer, four flat electrodes are inserted into it, pairwise mounted against each other at the end of the bellows and on the device body moreover, both pairs of electrodes are located along an axis parallel to the sensitivity axis of the accelerometer and are electrically connected to the input of a dot electronic amplifier