SU1486933A1

SU1486933A1 - Компенсационный акселерометр

Info

Publication number: SU1486933A1
Application number: SU874265590A
Authority: SU
Inventors: Sergej N Vyatkin; Vitalij N Kolganov; Antonina A Papko; Yurij M Malkin
Original assignee: Sergej N Vyatkin; Vitalij N Kolganov; Antonina A Papko; Yurij M Malkin
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1989-06-15

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения статических и низкочастотных линейных ускорений подвижных объектов. Цель изобретет ния - исключение погрешности от температурной и временной нестабильности коэффициента преобразования магнитоэлектрического .обратного преобразователя компенсационного акселерометра. Указанная цель достигается

тем, что в компенсационном акселерометре, содержащем чувствительный элемент и датчик его положения, образующие первичный преобразователь 1, ма1нитоэлектрический обратный преобразователь и усилитель 2, выход которого через первую обмотку 3 обратного преобразователя и масштабный резистор 11 подключен к входу фильтра 4 нижних частот, а также канал электрического демпфирования, состоящий из последовательно соединенных второй обмотки 5 обратного преобразо,вателя, предварительного усилителя 6, выходного усилителя 7 и третьей обмотки 8 обратного преобразователя, С "масштабньй резистор 11 выполнен ре- ® гупируемым, а в прибор введены после- / довательно соединенные схема 9 срав- * нения и фазочувствительный выпрями- %

3

4

148

тель 10, а также регулируемый калибровочный резистор 12, фазосдвигающее устройство 13 и генератор 14 синусоидальных колебаний. При этом генератор синусоидальных колебаний- подключен к входу выходного усилителя 7 и через фазосдвигающее устройство 13 к входу управления фазочувствительного выпрямителя 10 и первому входу схемы 9 сравнения. Второй вход схемы 9 сравнения соединен с выходом предварительного усилителя 6., Выход фазочувствительного выпрямителя 10 подключен к управляющим входам регулируемого масштабного резистора 11 и регулируемого калибровочного резистора 12,последовательно подключенных соответственно к первой и третьей обмоткам обратного преобразователя. Это позволяет исключить погрешность компенсационного акселерометра от нестабильности коэффициента преобразования магнитоэлектрического обратного преобразователя, обусловленной температурной и временной нестабильностью постоянных магнитов. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения статических и квазистатических линейных ускорений подвижных объектов. 25

Цель изобретения - исключение погрешности о.т температурной и временной нестабильности коэффициента преобразования магнитоэлектрического обратного преобразователя. 30

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого компенсационного акселерометра;> на фиг. 2 - работы устройства; на фиг. 3 и 4 - возможные практические варианты реализации ре- 35 гулируемого масштабного резистора и регулируемого калибровочного резистора.

Компенсационный акселерометр содержит первичный преобразователь 40

(чувствительный элемент и датчик положения чувствительного элемента) 1, усилитель 2, выход которого через первую обмотку 3 магнитоэлектрического обратного преобразователя соединен 45 с входом фильтра 4 нижних частот, формирующего требуемую амплитудночастотную характеристику акселерометра, канал электрического демпфирования , состоящий из последовательно соединенных второй обмотки 5 обратного преобразователя, предварительного усилителя 6, выходного усилителя 7 и третьей обмотки 8 обратного преобразователя, последовательно соединенные 55 схему 9 сравнения и фазочувствительный выпрямитель 10, регулируемый масштабный резистор 11, регулируемый калибровочный резистор 12, фазосдвигающее устройство 13, генератор 14 синусоидальных колебаний, подключенный к входу выходного усилителя 7 и^;через фазосдвигающее устройство 13 к входу управления фазочувствительного выпрямителя 10 и первому входу схемы 9 сравнения, второй вход которой соединен с выходом предварительного усилителя 6, причем выход фазочувствительного выпрямителя 10 подключен к управляющим входам регулируемого масштабного резистора 11 и регулируемого калибровочного резистора 12, пог: следовательно подключенных к первой 3 и третьей 8 обмоткам обратного преобразователя соответственно.

Акселерометр работает следующим образом.

При отсутствии измеряемого линейного ускорения синусоидальный сигнал с выхода генератора 13 через выходной усилитель 7 подается в третью обмотку 8 обратного преобразователя. Взаимодействие синусоидального тока, протекающего по обмотке 8 обратного преобразователя, с полем постоянного магнита обратного преобразователя приводит к гармоническим колебаниям инерционного чувствительного элемента первичного преобразователя 1, при этом амплитуда смещения инерционного элемента под действием калибровочного сигнала Κ_καΛ равна

где <Д₀- собственная частота подвеса

(контура компенсации) первичного преобразователя 1; т - масса инерционного элемента

Собственная частота подвеса и сила Р_К0|Л , действующая на инерционный элемент, определяются по формулам:

1486933

ке 5 обратного преобразователя по закону Фарадея наводится ЭДС, равная

(5)

где

1. кал

К- /а

1т · К

(2)

10

коэффициент преобразования перемещения в электрический выходной сигнал; коэффициент преобразования обратного преобразователя;

индукция в зазоре магнитной системы;

длина провода первой обмотки 3 обратного преобразователя;

сопротивление масштабного резистора 11,

Кус

кал

(3)

15

20

25

где υ_χβΛ - амплитуда калибровочного

синусоидального напряже- 30 ния;

К _ус - коэффициент усиления выходного усилителя 7;

- сопротивление калибровочного резистора 12;

1_а - длина провода третьей обмотки 8 обратного преобразователя.

Практически регулируемый масштабный резистор 11 и регулируемый калиб- до ровочный резистор 12 можно реапизог вать как полевой транзистор в качестве переменного резистора (фиг. 3) или как коммутацию постоянных резисторов электронными ключами (фиг. 4). 45

Используя полевые транзисторы с идентичными характеристиками и учитывая, что 1, = 1₃, подставляем формулы (2) и (3) в формулу (1)

ν 50

^{у =} "к^{5- и}‘

Колебания инерционного элемента преобразовываются первичным преобра— 55 зователем'I и усилителем 2 в колебания электрического сигнала на регулируемом масштабном резисторе 11 (фиг. 2а). При этом во второй обмотМакскмальное амплитудное значение ЭДС равно

1 = В - 12· 2(?£ .υ„_βΛ , (6)

где 1-2 ~ длина провода второй обмотки 5 обратного преобразователя;

£ - частота колебаний инерционного элемента, равная частоте выходного сигнала генератора 14.

Из приведенной формулы следует, что при стабильных значениях £ и и_кялвеличина наводимой во второй обмотке 5 обратного преобразователя ЭДС зависит только от изменения индукции магнитного поля, создаваемого постоянные магнитом.

Сигнал с выхода предварительного усилителя 6 подается на один из входов схемы 9 сравнения, на другой вход которой с генератора 14 через фазог сдвигающее устройство 13 подается сигнал в противофазе с сигналом усилителя 6. Разностный сигнал с выхода схемы 9 сравнения поступает на фазочувствительный выпрямитель 10, который синхронно управляет сопротивлениями регулируемого масштабного резистора 11 и регулируемого калибровочного резистора 12.

При наличии измеряемого статического или медленно меняющегося во времени ускорения происходит смещение центра синусоидальных колебаний инерционного элемента, которое преобразуется первичным преобразователем 1 в колебания электрического сигнала, модулированного постоянным или медленно меняющимся сигналом. Этот сигнал усиливается усилителем 2 (фиг. 26), поступает на вход фильтра 4 нижних частот, который, сглаживая синусоидальный сигнал, выделяет постоянное или медленно меняющееся напряжение,

пропорциональное измеряемому ускорению (фиг. 2в). Чтобы сигнал, возбуждаемый .генератором 14 синусоидаль-.

ных колебаний, отфильтровать от по7

1486933

8

лезного кваэистатического, необходимо увеличение его частоты. При разнесении этих частот на порядок и более активный фильтр 4 третьего порядка подавляет амплитуду сигнала с частотой генератора 14 на 60 дБ или в 1000 раз.

При изменении индукции в зазоре магнитной системы по любым причинам, например от воздействия температуры, пропорционально изменяется и коэффициент преобразования обратного преобразователя, что приводит к изменению амплитуды синусоидальных колебаний на выходе предварительного усилителя 6, При этом изменяется разностный сигнал на выходе схемы 9 сравнения и выпрямленное напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя 10, изменяющее сопротивления регулируемого масштабного резистора 11 и регулируемого калибровочного резистора 12 так, что при увеличении коэффициента преобразования обратного преобразователя сопротивление резисторов увеличивается,-· а при уменьшении - уменьшается, стабилизируя значение компенсирующей силы Г , т.е. чувствительности. Компенсирующая сила определяется величиной тока, протекающего через первую обмотку 3 обратного преобразователя, который в свою очередь обратно пропорционален* сопротивлению масштабного резистора 11:

К = Е -1 _г I . (7)

Предлагаемый компенсационный акселерометр в отличие от известного не имеет погрешности от нестабильности коэффициента преобразования обратного преобразователя, обусловленной температурной и временной нестабильностью постоянных магнитов обратного преобразователя» Это достигается измене' нием величин сопротивлений регулируемого масштабного резистора 1} и

регулируемого калибровочного резистора 12 пропорционально изменению магнитной индукции в зазоре обратного преобразователя.

Claims

Формула изобретения

Компенсационный акселерометр, содержащий чувствительный элемент и датчик его положения, образующие первичный преобразователь, магнитоэлектрический обратный преобразователь и усилитель, выход которого через первую обмотку обратного преобразователя и масштабный резистор подключен к входу фильтра нижних частот, а также канал электрического демпфирования, состоящий из последовательно соединенных второй - обмотки обратного преобразователя, .. о т л и ч ающ и й с я тем, что, с целью повышения точности путем исключения- погрешности от температурной и временной нестабильности коэффициента преобразования обратного преобразователя, масштабный резистор выполнен регулируемым, а в акселерометр введены последовательно соединенные схема сравнения и фа-зочувствительный выпрямитель, а также регулируемый калибровочный резистор, фазосдвигающее устройство и генератор синусоидальных колебаний, при этом генератор синусоидальных колебаний подключен к вхо~« ду выходного усилителя и через фазосдвигающее устройство - к входу управления фазочувствительного выпрямителя и первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом предварительного усилителя, а выход фазочувствительного выпрямителя подключен к управляющим входам регулируемого масштабного резистора и регулируемого калибровочного резистора, последовательно подключенных соответственно к первой и третьей обмоткам обратного преобразователя.

1486933

1486933