SU1569724A1 - Two-components acceleration transducer - Google Patents
Two-components acceleration transducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1569724A1 SU1569724A1 SU884474133A SU4474133A SU1569724A1 SU 1569724 A1 SU1569724 A1 SU 1569724A1 SU 884474133 A SU884474133 A SU 884474133A SU 4474133 A SU4474133 A SU 4474133A SU 1569724 A1 SU1569724 A1 SU 1569724A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- inertial mass
- magnetic
- magnetic system
- hall sensors
- axis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике. Самоюстирующийс датчик ускорени позвол ет определить величину и направление ускорени путем измерени знака и величины выходного напр жени двух датчиков Холла, св занных с инерционной массой, размещенной в неоднородном магнитном поле. Дл этого инерционна масса 4 выполнена из диамагнитного материала и размещена с возможностью отклонени от оси симметрии магнитной системы. Магнитна система, жестко св занна с корпусом 1, состоит из четырех посто нных магнитов 2 с полюсными наконечниками 3 гиперболического профил и образуют магнитный квадруполь. Пластины двух взаимно перпендикул рных датчиков Холла 5, 6 св заны с инерционной массой и расположены параллельно оси симметрии магнитной системы. 2 ил.This invention relates to a measurement technique. The self-adjusting acceleration sensor allows determining the magnitude and direction of the acceleration by measuring the sign and magnitude of the output voltage of two Hall sensors associated with an inertial mass placed in a non-uniform magnetic field. For this, the inertial mass 4 is made of a diamagnetic material and is placed with the possibility of deviating from the axis of symmetry of the magnetic system. The magnetic system, which is rigidly connected to the housing 1, consists of four permanent magnets 2 with pole tips 3 of the hyperbolic profile and forms a magnetic quadrupole. The plates of two mutually perpendicular Hall sensors 5, 6 are associated with an inertial mass and are located parallel to the axis of symmetry of the magnetic system. 2 Il.
Description
Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к устройствам преобразовани параметров механического перемещени в электрический сигнал.The invention relates to a measurement technique, namely, devices for converting mechanical motion parameters to an electrical signal.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерений за счет самоюстировки датчика.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by self-adjusting the sensor.
На фиг. 1 приведена принципиальна конструктивна схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - блок-схема обработки сигналов.FIG. 1 shows the principal structural diagram of the proposed sensor; in fig. 2 is a block diagram of signal processing.
Датчик состоит из св занного с перемещающимс объектом корпуса 1 , в котором закреплена магнитна система. Магнитна система состоит из четырех магнитов 2 (например, цилиндрические самарийкобальтовые магниты) с полюсными наконечниками 3. Полюсные наконечники имеют сечение гиперболы, размещены так, что одноименные полюса лежат в противолежащих квадратах. В центре магнитной системы с возможностью отклонени от него (например, на раст жке или подвесе) укреплена инерционна масса 4, выполненна из диамагнитного материала (висмут, медь и др.). С инерционной массой жестко св заны два взаимоперпендикул рных датчика Холла 5 и 6, установленных так, что их пластины размещены под углом 45 к ос м посто нных магнитов .The sensor consists of a housing 1 connected to the moving object in which the magnetic system is fixed. The magnetic system consists of four magnets 2 (for example, cylindrical Samaritz cobalt magnets) with pole pieces 3. The pole tips have a cross section of hyperbola, placed so that the poles of the same name lie in opposite squares. In the center of the magnetic system, with the possibility of deviation from it (for example, on a stretch or suspension), an inertial mass 4, made of a diamagnetic material (bismuth, copper, etc.), is strengthened. Two interstate mass sensors are rigidly connected to each other by two perpendicular Hall sensors 5 and 6, which are mounted so that their plates are placed at an angle of 45 to the axes of the permanent magnets.
Датчик ускорени работает следующим образомThe acceleration sensor works as follows
СПSP
О СОAbout WITH
JJ
KDKD
4Ь4b
315315
Инерционна масса 4 с пластинами датчиков Холла,5 и 6 под действием сил инерции пропорциональных ускорению отклон етс в любом направлении на плоскости X-Y (фиг.1), При этом значени выходных сигналов датчиков Холла U, ,U г измен ютс на величины, пропорциональные Hrsin Ц и Hrcoatf,Inertial mass 4 with Hall sensor plates, 5 and 6 is deflected by inertial forces proportional to acceleration in any direction on the XY plane (Fig. 1). The values of the output signals of the Hall sensors U,, U g change by values proportional to Hrsin C and Hrcoatf,
где Н - напр женность магнитного поwhere H is the magnetic intensity
л в точке расположени датчиков ,Холла; ср - угол, составл емый векто- ром ускорени с осью X.l at the location of the sensors, Hall; av is the angle compiled by the acceleration vector with the x axis.
Отклонение инерционной массы от положени равновеси происходит до тех пор, пока инерционна сила, действующа на нее, не уравновеситс пондеромоторной силой, действующей на диамагнитное поле, помещенное в ноднородном магнитном полеоThe deviation of the inertial mass from the equilibrium position occurs until the inertial force acting on it is balanced by the ponderomotive force acting on the diamagnetic field placed in a non-uniform magnetic field.
Величина пондеромоторной силы определ етс по формуле . Hj.. grad4r, где m - масса тела;The magnitude of the ponderomotive force is determined by the formula. Hj .. grad4r, where m is body mass;
х - магнитна восприимчивость. Направление силы зависит от знака магнитной восприимчивости вещества, из которого изготовлена инерционна масса- 4. Дл диамагнитных тел магнитна восприимчивость отрицательна и такие тела выталкиваютс из области пол с большей напр женностью. Учитыва , что дл -используемой магнитной системы напр женность магнитного пол выражаетс формулойx - magnetic susceptibility. The direction of the force depends on the sign of the magnetic susceptibility of the substance from which the inertia mass is made. 4. For diamagnetic bodies, the magnetic susceptibility is negative and such bodies are pushed out of the field with greater intensity. Considering that for a used magnetic system, the magnetic field strength is expressed by the formula
НH
г Н.г,Mr. N.,
где Нв - напр женность магнитного пол на полюсном наконечнике jwhere Hv is the magnetic field strength at the pole tip j
г - радиус-вектор системы. Учитыва , что градиент напр женности магнитного пол величина посто нна , можно записать:r is the radius vector of the system. Taking into account that the magnitude of the magnetic field intensity is constant, we can write:
F m-x-gradH-Hor,F m-x-gradH-Hor,
т.е. чем больше отклонение инерционной массы 4 от оси симметрии, темthose. the greater the deviation of the inertial mass 4 from the axis of symmetry, the
00
5five
00
5five
00
5five
больше уравновешивающа пондеромотор- на сила, действующа на нее. Таким образом, при сн тии ускорени инерционна масса возвращаетс в исходное состо ние.more balancing ponderomotive force acting on it. Thus, when the acceleration is removed, the inertial mass returns to its original state.
В предлагаемом датчике не требуетс производить специальной начальной юстировки, т.е. установлени инерционной массы 4 и св занных с ней магниточувствительнмх элементов 5 и 6 в определенную точку пол , поскольку инерционна масса, выталкива сь из любой области пол с напр женностью не равной нулю, самопроизвольно устанавливаетс по оси магнитной системы, где . Таким образом, исключаетс погрешность, св занна с ошибкой начальной установки и ошибкой последующего воспроизводства начальной точки отсчета, за счет чего повышаетс точность измерени .In the proposed sensor, no special initial alignment is required, i.e. establishing inertial mass 4 and magnetically sensitive elements 5 and 6 connected to it at a certain point in the field, since the inertial mass, pushing out from any region of the field with a non-zero intensity, is spontaneously set along the axis of the magnetic system, where. In this way, the error associated with the initial setup error and the error of the subsequent reproduction of the initial reference point is eliminated, thereby improving the measurement accuracy.
Величина измер емого ускорени пропорциональна напр женности магнитного пол в точке расположени датчиков Холла. Сопоставительный анализ выходных ЭДС датчиков Холла с учетом их знаков позвол ет определить величину ускорени , а также его напр жение. В качестве примера рассмотрена следующа схема обработки сигнала (фиг.2).The magnitude of the measured acceleration is proportional to the intensity of the magnetic field at the point of location of the Hall sensors. A comparative analysis of the output EMF of the Hall sensors, taking into account their signs, allows us to determine the magnitude of the acceleration, as well as its voltage. As an example, the following signal processing scheme is considered (FIG. 2).
На входы 7 и 8 датчиков Холла 5 и 6 последовательно подаетс посто нный ток от источника 9 стабилизрован- ного тока. Далее используютс две параллельные схемы обработки выходных сигналов. Перва включает два аналогичных умножител 10 и 11, на входы которых подаютс ЭДС Холла, последовательно соединенные сумматор 12, ло- гарифматор 13, делитель 14, обратный логарифматор 15 и индикатор 16. Блок последовательно осуществл ет следующие операции:The inputs 7 and 8 of the Hall sensors 5 and 6 are sequentially supplied with direct current from the source 9 of the stabilized current. Next, two parallel output signal processing circuits are used. The first includes two similar multipliers 10 and 11, the inputs of which are supplied by the Hall emf, the series-connected adder 12, the logarithm 13, the divider 14, the inverse logarithm 15 and the indicator 16. The unit sequentially performs the following operations:
U, .sinV b 7g / pCHw -U, .sinV b 7g / pCHw -
U2 -cHrcos - c., jU2 -cHrcos - c., J
HCH ZlnHj.,HCH ZlnHj.,
В результате индикатор фиксирует величину, пропорциональную напр женности магнитного пол , т.е. величину, пр мой пропорциональную определ емому ускорению. Втора , параллельна первой, схема обработки сигнала включает два индикатора 17 и 18, фиксирующих величину и знак выходных ЭДСAs a result, the indicator records a value proportional to the intensity of the magnetic field, i.e. a value directly proportional to the determined acceleration. The second, parallel to the first, signal processing circuit includes two indicators 17 and 18, fixing the magnitude and sign of the output emf
датчиков Холла, делитель 19 и аналоговый блок 20 и осуществл ет следующие преобразовани :Hall sensors, divider 19 and analog block 20 and performs the following conversions:
ypH,l±ypHrsinif ypH, l ± ypHrsinif
9 JpHj- fyf Hrcosi/9 JpHj- fyf Hrcosi /
&&
tgi/tgi /
Неопределенность, св занна с неопределенностью tg p (/три изменении Ч 0-360 - (/+fJ)J, исключаетс при учете знаков выходных сигналов, так как в первом квадранте значени U, и U положительные, во втором - U положительное, U2 отрицательное, в третьем - U, и U отрицательные, в четвертом - U, отрицательное, U положительное. Следовательно, одновременна регистраци величин +Н sirMp, ±Hrcos if и их обработка позвол ют однозначно определить значение и направление измер емого ускорени . При этом за начало отсчета должно быть выбрано направление, перпендикул рное оси симметрии магнитной системы в плоскости расположени одного из датчиков Холла, поскольку при перемещении в заданном направлении (х) значени Hrcosif Hr, а HpSiiupO.The uncertainty associated with the uncertainty tg p (/ three changes of 0-360 - (/ + fJ) J, is excluded when taking into account the signs of the output signals, since in the first quadrant the values of U and U are positive, in the second - U is positive, U2 negative, in the third - U, and U is negative, in the fourth - U, negative, U is positive. Consequently, the simultaneous recording of + H sirMp, ± Hrcos if values and their processing allow us to uniquely determine the value and direction of the measured acceleration. the origin should be the direction perpendicular to the axis immetrii magnetic system in the plane of arrangement of one of the Hall sensors as when moving in a predetermined direction (x) values Hrcosif Hr, and HpSiiupO.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884474133A SU1569724A1 (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Two-components acceleration transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884474133A SU1569724A1 (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Two-components acceleration transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1569724A1 true SU1569724A1 (en) | 1990-06-07 |
Family
ID=21395575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884474133A SU1569724A1 (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Two-components acceleration transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1569724A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU211880U1 (en) * | 2020-08-25 | 2022-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" | DEVICE FOR ADJUSTING THE SENSOR UNIT OF THE MAGNETIC SUSPENSION CONTROL SYSTEM |
-
1988
- 1988-06-14 SU SU884474133A patent/SU1569724A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 344358, кл. G 01 Р 15/08, 1972. За вка DE № 2709156, кл. G 01 Р 15/08, 1978. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU211880U1 (en) * | 2020-08-25 | 2022-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" | DEVICE FOR ADJUSTING THE SENSOR UNIT OF THE MAGNETIC SUSPENSION CONTROL SYSTEM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0427882A1 (en) | Apparatus for measuring small displacements | |
US3839904A (en) | Magnetic fluid level detector and vibration transducer | |
KR20020006452A (en) | Rotation angle sensor | |
JPS6295421A (en) | Gyroscope | |
US20080231487A1 (en) | Digital-to-analog converter and method of digital-to-analog conversion | |
RU2046380C1 (en) | Gravitational three-component gradient meter | |
US3382724A (en) | Three axis accelerometer | |
US4315214A (en) | Displacement sensor using a galvanomagnetic element positioned in a periodically inverted magnetic field | |
SU1569724A1 (en) | Two-components acceleration transducer | |
US3111036A (en) | Inverted pendulum accelerometer | |
RU2410703C1 (en) | Linear microaccelerometre | |
US4821423A (en) | Instrument producing electrical signals in response to acceleration forces | |
US4891983A (en) | Inductively coupled force balance instrument | |
US3370472A (en) | Simplified particle containment device | |
JPS63212803A (en) | Measuring device for displacement | |
JPH07198407A (en) | Magnetism measuring instrument | |
JPH0628698Y2 (en) | Servo type geophone | |
SU666483A1 (en) | Two degree-of-freedom accelerometer | |
JPS63158477A (en) | Measuring element for three-dimensional magnetic field vector | |
RU2140653C1 (en) | Converter of inertial information | |
SU922665A1 (en) | Device for measuring alternating magnetic field non-uniformities | |
JPH01174983A (en) | Acceleration measuring apparatus | |
SU1067358A1 (en) | Object angular position converter | |
SU1138773A1 (en) | Device for registering difference of seismic displacements in two points | |
SU813339A1 (en) | Method of measuring gradient of magnetic induction vector |