SU1252730A1 - Устройство дл измерени ускорени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет повысить точность измерени . Устройство содержит силовой компенсатор 1, состо щий из управл ющей токовой обмотки 2 и воспринимающего злемента 3,аналого-цифровой преобразователь 4,реверсивный счетчик 5 импульсов, тензорезисторы 6 и 7, корпус 8, смежные плечи 9 моста, резисторы 10 и 11, усилитель 12, фазочувстви- тельный выпр митель 13, генератор 14 переменного напр жени , измерительный преобразователь 15. Дл  обеспечени  автоматической компенсации смещени  нул  устройство содержит реверсивный счетчик 16 импульсов , фазочувствительный выпр митель 13 и цифроаналоговый преобразователь 17. Введение новых элементов и образование новых св зей между элементами устройства обеспечивает то, что частота на выходе измерительного преобразовател  15 будет иметь две составл ющие, пропорциональные соответственно входному напр жению и производной от него, а регулировка соотношени  между этими составл ющими выполн етс  путем изменени  коэффициента делени  делител  напр жени . 4 ил. § (Л с кэ ел 1C ч 00

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  ускорени .

Цель изобретени  - повьшение точности измерени  .

На фиг,1 показана функциональна  схема устройства; на фиг. 2 а, б - варианты выполнени  конструкции силового компенсатора, упругого и воспринимающего элементов; фиг.З - схема измерительного преобразовател .

Устройство содержит силовой компенсатор 1, состо щий из управл ю- щей токовой обмотки 2 и восприми- мающего элемента 3. Управл юща  токова  обмотка 2 соединена с двухпо- л рным токовым выходом цифроаналого- вого преобразовател  (ЦАП) 4, соединенного своим входом с выходом ре- вер .ивного счетчика 5 иМпульсов. Воспринимающий элемент 3 жестко св зан с упругими элементами в виде двух механически дифференциально включенных тензорезисторов 6 и 7, жестко св занных с корпусом 8 устройства . Тензорезисторы 6 и 7 электрически включены в смежные плечи 9 моста, другими плечами которого ЯВЛЯЮТСЯ резисторы 10 и 11. Мост 9 одной диагональю через усилитель 12 подключен к измерительному входу фазочувствительного йыпр мител  13, а другой - к его опорному входу.

св занному с выходом генератора 14 переменного напр жени .

Знаковый выход фазочувствительного выпр мител  13 подключен к управл ющему входу реверсивного счетчика 5 импульсов, а урозневый выход - к входу измерительного преобразовател  15, выход которого св зан со счетным входом реверсивного счетчика 5 импульсов (фиг.1).

С целью обеспечени  автоматичес- кой компенсации смещени  нул  устройство содержит дополнительные последовательно соединенные реверсивный счетчик 16 импульсов, входы которого св заны со знаковым и уров- невым выходами фазочувствительного выпр мител  13, и ЦАП 17 параллельно подключенный своим двухпол рным токовым выходом к управл ющей токовой обмотке 2 силового компенсатора 1 .

Силовой компенсатор 1 может быть выполнен либо на обратимом магнитоэлектрическом преобразователе

0 5 о

5

о

,,

5

(фиг.2а), либо, с целью повьшенй  точности и быстродействи , на обратимом электродинамическом преобразователе (фиг.2 б).

Измер емое ускорение преобразуетс  в силу котора  воздействует на воспринимающий элемент 3, вызьша  увеличение сопротивлени  одного тензорезистора и уменьшение другого . Выходной сигнал снимаетс  в ви- де тока, который обычно точно преобразуетс  с помощью преобразовател  тока в частоту, вход которого включаетс  последовательно с высоко- омным выходом ЦАП 4 /сопротивление нагрузки 18, на фиг.1). В виде кода выходной сигнал мож:но си ть со входа ЦАП 4.

Устройство работает следующим образом.

Перед измерением на запрещающие t,V) и обнул ющие (R) входы реверсивных счетчиков 5 и 16 импульсов подают соответствующие напр жени  и,, , и,2 UQ, , Uo2 При этом счетчики 5 и 16 обнул ютс , а сигналы на счетном (С) и знаковом (1) входах не вызывают изменений состо ний этих счетчиков. Затем при нулевом значении измер емой величины сни- мают запрещающее U и обнул ющее и 02 напр жени  на дополнительном счетчике 16.

При этом включаетс  цепь отрицательной обратной св зи и обуслов- ленньй смещением нул  сигнал рассогласовани , преобразованный в напр жение на выходе моста 9, подаетс  на вход усилител  12, а после усилени  - на измерительный вход (Ug ) фазочувствительного выпр мител  13. На опорный вход фазочувствительного выпр мител  13 посто нно поступает переменное напр жение (синусоидальное, пр моугольное или импульсное) от генератора 14. В результате на знаковом выходе (i) фазочувствительного выпр мител  13 имеем напр жение, пол рность которого соответствует знаку обусловленного смещени  нул  сигнала рассогласовани , а на уровневом выходе вык - напр жение, пропорциональное значению этого сигнала рассогласовани , которое поступает на вход измерительного преобразовател  15 напр жени  в частоту импульсов.

Сигнал с выхода измерительного преобразовател  15 напр жени  в частоту одновременно со знаковым сигналом с выхода фазочувствительного выпр мител  13 подаетс  на дополнительный реверсивный счетчик 16 импульсов, в котором выполн етс  интегрирование частоты,а результат интегрировани  в виде кода поступае на ЦАП 17, где пропорционально преобразуетс  в ток соответствующей пол рности.

Этот ток поступает в низкоомную токовую обмотку 2, воздейству  на воспринимающий элемент 3 до тех пор пока напр жение на выходе моста 9 н станет равным нулю.

При этом в дополнительном счетчике 16, а следовательно, и в ЦАП 17 происходит запоминание ошибки от смещени  нул . После этого вновь подают напр жение U, на запрещающий вход дополнительного счетчика 16, а затем снимают запрешающее U, и обнул ющее U напр жени  с входов (V и R) основного счетчика 5.

После коррекции ошибки выполн ют измерение ускорени .

Во врем  измерени  ускорени  через основной счетчик 5 и ЦАП 4 включаетс  цепь отрицательной обратной св зи, котора  работает также , как и при коррекции ошибки от смещени  нул . Разница заключаетс  в том, что выходной ток ЦАП 4,воздейству  через токовую обмотку 2 на воспринимающий элемент 3, уравновешивает силу, в которую преобразуетс  измер емое ускорение, т.е. выполн етс  соотношение I

где I

вых

- ток

Вмх

на выходе

- измер емое ускоре ЦАП 4, Р

ние.

При этом погрешность от смещени  нул  исключаетс  из результата измерени .

Ввиду того, что в основной контур устройства введен интегрирующий ЦАП, при использовании некоторых типов силовых компенсаторов может возникнуть неустойчивый режим. Дл  повышени  устойчивости частотно- импульсной системы в нем измерительный преобразователь 15 напр жени  в частоту выполнен так, что входное преобразуемое напр жение одновремен но вместо посто нного порогового

т

12527304

напр жени  подаетс  на пороговьй

(пр мой) вход блока сравнени ,

В этом случае частота на выходе преобразовател  15 имеет, кроме сос- 5 тавоч ющей, пропорциональной входному напр жению, составл ющую, пропорциональную производной от входного напр жени  преобразовател  15. Такой измерительный преобразователь 0 напр жени  и производной от него в частоту импульсов со следующим уравновешиванием показан на фиг.З, Он содержит интегратор 19, выполненный на операционном усилителе 20 с pes зисторами 21 и 22 на входе и конденсатором 23 в цепи отрицательной обратной св зи.Его выход св зан с инперснмм входом блока 24 сравнени , выход которого подключен к генерато- 0 ру 25 одиночных импульсов (ГОИ). С выхода ГОИ 25 сигнал поступает на ключ 26, замг,1ка  его во врем  импульса и тем самым подклоча  источник 27 опорного напр жени  к ин5 тегратору 19, От источника 28 преобразуемого напр жени  (от уровне- вого выхода фазочувствительного выпр мител  13 на фиг.1) напр жение Ug|, подаетс  на вход интегратора

0 19 и одновременно (на фиг,1 показано пунктиром) на пр мой вход блока срав)енн  либо непосредственно (на фиг.З показано пунктиром), либо через регулируемое усилт1тельно-дели тельное устройство 29, состо щее из последовательно соединенных усилител  30 и делител  31 напр жени .

При таком построении измерительного преобразовател  частота на вы0 ходе имеет две составл ющие, пропорциональные соответственно входному напр жению и производной от него, а регулировка соотношени  между этими составл ющими выполн етс  путем

5 изменени  коэффициента делени  делител  32 напр жени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   0Устройство дл  измерени  ускорени , содержащее размещенные в корпусе силовой компенсатор, воспринимающий элемент которого жестко св зан с упругим элементом датчика, а

   5 управл юща  токова  обмотка соединена с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, входы которых соединены соответственно с выходами первого н второго реверсивных счетчиков импульсов, отличающеес  тем, что, с целью повьппени  точности измерени , датчик выполнен в виде тензо- метрического моста, а в устройство введены генератор, усилитель рассогласовани , фаэочувствительный выпр митель и измерительный преобра- эс)атель, выход которого соединен с первыми входами первого и второго реверсивных счетчиков, вход - с вторым выходом фаэочувствительного выпр мител , первый выход которого , соединен с вторыми входами первого

   Я JJVHfrtpu tCHO I

   T г5

   - r; el

   л 4yScmSumejtbnoef

   ynpaSflnffutatt rrjofsoffott обмотка

   К }/1 ктрич скону мосту

   T f4opejacmef ti (раст гиfOTHtft UMI СЛиМШНЫв)

   К ifiSKmpu4 exoMi/ MoCff y

   Веспрининающии

   SnpaBJ llЮu ol топова  овматко

   TruMpriucitiopv росттивое- нн или с1Кимач 1)

   Отстздили атора тока

   и второго реверсивных счетчиков,ттер- ВЫ11 вход фазочувствительного выпр мител  соединен с генератором,второй - с выходом усилител  рассогласовани , вход которого соединен с одной диагональю тензометрического моста, с другой диагональю которого соединен генератор, при этом тензо- метрический мост выполнен на двух посто нных резисторах и двух механически дифференциально включенных тензорезисторах, жестко св занных одними концами с воспринимающим элементом, а другим с корпусом ,

   Ujt UnU« Ue

   Фи1 1

   Н ллв тр4 ус ому MOCfrtu fut-t

   ачлЗ

   Редактор 0. Бугир

   Составитель А. Пашков

   Техред В.Кадар Корректор Л. Патай

   4618/46

   Тираж 778 Подписное ВНИШИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна ,4

   ачлЗ