[go: up one dir, main page]

RU2055367C1 - Device determining accelerations - Google Patents

Device determining accelerations Download PDF

Info

Publication number
RU2055367C1
RU2055367C1 SU5063940A RU2055367C1 RU 2055367 C1 RU2055367 C1 RU 2055367C1 SU 5063940 A SU5063940 A SU 5063940A RU 2055367 C1 RU2055367 C1 RU 2055367C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
pendulum
unit
scale factor
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.А. Бугаков
Е.И. Локтин
Н.Т. Харин
Original Assignee
Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола
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 Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола filed Critical Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола
Priority to SU5063940 priority Critical patent/RU2055367C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2055367C1 publication Critical patent/RU2055367C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device is inserted with quantizer 5 of output signal of angle transducer 2, scale factor correction unit 8 and divider 9 which dividend input is connected to output of scale factor multiplier 7 and divider input is linked to output of correction unit coupled by input to output of quantizer. Output of the latter is connected to input of double differentiation unit 6. Divider output is output of device. EFFECT: increased accuracy of determination of accelerations, for example of flying vehicles. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения ускорения с повышенной точностью, например, летательных аппаратов. The invention relates to measuring technique and can be used to determine acceleration with increased accuracy, for example, aircraft.

Известен маятниковые позиционные акселерометры с различными подвесами, содержащие инерционную массу, выполненную в виде маятника с осью вращения, фиксированной относительно корпуса, устройство обратной связи, состоящее из датчика угла, силового датчика момента, усилителя обратной связи, а протекающий ток (напряжение) в цепи обратной связи пропорционален ускорению [1]
Общим недостатком таких акселерометров являются ограниченные точность, чувствительность и диапазоны измеряемых ускорений.
Known pendulum positional accelerometers with various suspensions containing an inertial mass made in the form of a pendulum with an axis of rotation fixed relative to the housing, a feedback device consisting of an angle sensor, a power torque sensor, a feedback amplifier, and a flowing current (voltage) in the feedback circuit coupling is proportional to acceleration [1]
A common drawback of such accelerometers is the limited accuracy, sensitivity and ranges of measured accelerations.

Известны импульсно-инерционные акселерометры, чувствительные элементы (ЧЭ) которых выполнены в форме шара, размещенного в полости корпуса, содержащие систему бесконтактной подвески, электронный блок управления возвратом шара в центр полости, систему датчиков перемещения в виде измерительных катушек и цифровые блоки двойного дифференцирования сигналов с датчиков перемещения шара [2]
Недостатками таких устройств являются сложность технологии изготовления и ограниченность базы движения.
Known pulse inertial accelerometers, sensitive elements (SE) which are made in the form of a ball placed in the cavity of the housing, containing a contactless suspension system, an electronic control unit to return the ball to the center of the cavity, a system of displacement sensors in the form of measuring coils and digital units for double signal differentiation with ball motion sensors [2]
The disadvantages of such devices are the complexity of manufacturing technology and the limited movement base.

Наиболее близкими к предлагаемому устройству по принципу работы и конструктивному исполнению являются маятниковые чувствительные элементы, называемые измерительно-преобразовательными головками (ИПГ), работающие в импульсно-инерционном режиме, включающем режим возврата и удержания ЧЭ в исходном положении под воздействием силового управления и режим измерений и преобразований выходного сигнала с датчика угла, пропорционального углу поворота маятника, путем двойного дифференцирования и умножения на масштабный коэффициент. Такое устройство содержит маятниковый чувствительный элемент, датчик углового положения и силовой датчик момента, установленный на оси вращения маятника, электронный блок управления возвратом маятника, электронный блок управления возвратом маятника в исходное положение относительно корпуса, блок двойного дифференцирования, по входу подключенный к выходу датчика угла, а по выходу к блоку умножения на масштабный коэффициент [3]
Недостатками такого устройства являются малый угол поворота и снижение точности измерения ускорения при увеличении угла поворота маятника.
Closest to the proposed device according to the principle of operation and design are pendulum sensing elements, called measuring transducer heads (IPG), operating in a pulse-inertial mode, including the mode of return and holding the CE in the initial position under the influence of power control and the measurement and transformation mode output signal from an angle sensor proportional to the angle of rotation of the pendulum by double differentiation and multiplication by a scale factor. Such a device comprises a pendulum sensing element, an angular position sensor and a power torque sensor mounted on the axis of rotation of the pendulum, an electronic control unit for returning the pendulum, an electronic control unit for returning the pendulum to its original position relative to the housing, a double differentiation unit, connected at the input to the output of the angle sensor, and the output to the block multiplication by a scale factor [3]
The disadvantages of this device are the small angle of rotation and the decrease in the accuracy of measuring acceleration with increasing angle of rotation of the pendulum.

Целью изобретения является повышение точности определения ускорения при увеличении диапазона угла поворота маятника. The aim of the invention is to increase the accuracy of determining acceleration while increasing the range of the angle of rotation of the pendulum.

Цель достигается тем, что в устройство введен квантователь выходного сигнала с датчика угла, блок коррекции масштабного коэффициента и блок деления, вход делимого которого подключен к выходу блока умножения на масштабный коэффициент, а вход делителя к выходу блока коррекции, по входу подключенного к выходу квантователя, выход которого соединен с входом блока двойного дифференцирования, а выходом устройства является выход блока деления. The goal is achieved by the fact that a quantizer of the output signal from the angle sensor, a scale factor correction block and a division block are introduced into the device, the dividend input of which is connected to the output of the multiplication unit by a scale factor, and the divider input is to the output of the correction block, by the input connected to the quantizer output, the output of which is connected to the input of the double differentiation unit, and the output of the device is the output of the division unit.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 структурная схема блока коррекции. In FIG. 1 shows a block diagram of a device; figure 2 is a structural diagram of a correction block.

Устройство состоит из маятникового чувствительного элемента (ЧЭ) 1, датчика 2 угла поворота ЧЭ, силового датчика 3 момента, электронного блока 4 управления возвратом ЧЭ в исходное положение, квантователя 5 по времени, блок 6 двойного дифференцирования, блока 7 умножения на масштабный коэффициент, блока 8 коррекции масштабного коэффициента, блока 9 деления. The device consists of a pendulum sensing element (SE) 1, a sensor 2 of the angle of rotation of the SE, a power sensor 3 of the moment, an electronic unit 4 for controlling the return of the SE to its original position, a time quantizer 5, a double differentiation unit 6, a scale factor multiplier unit 7, a unit 8 correction scale factor block 9 division.

Чувствительный элемент 1 представляет собой неуравновешенный маятник с массой m, находящийся на расстоянии l от оси вращения, установленной на подвесах с минимальным трением. На оси вращения маятника установлены, например, силовой электромагнитный датчик 3 момента, обеспечивающий управление возвратом маятника в исходное положение при протекании тока по обмотке, и фотодатчика 2, с которого снимается напряжение U (ток), пропорциональное углу поворота маятника. The sensor element 1 is an unbalanced pendulum with mass m located at a distance l from the axis of rotation mounted on suspensions with minimal friction. On the axis of rotation of the pendulum are installed, for example, a power electromagnetic sensor 3 of the moment, which provides control of the return of the pendulum to its original position when current flows through the winding, and a photosensor 2, from which the voltage U (current) is proportional to the angle of rotation of the pendulum.

Электронный блок 4 по сигналу "Возврат" вырабатывает, например, релейное управление для возврата ЧЭ в исходное положение путем подключения силового датчика 3 момента к источнику тока на определенное время, квантователь 5 осуществляет амплитудно-импульсную модуляцию с периодом Т. Функцию квантователя может выполнять и аналого-цифровые преобразователи. The electronic unit 4, according to the “Return” signal, generates, for example, relay control for returning the CE to its original position by connecting the power sensor 3 of the moment to the current source for a certain time, quantizer 5 performs amplitude-pulse modulation with a period T. The quantizer can also perform an analog digital converters.

Блок 6 двойного дифференцирования реализует, например, зависимость

Figure 00000002
U1=
Figure 00000003
{U(KT)-2U[(K-1)T]+U[(K-2)T]
Figure 00000004
U(KT)
Блок 7 умножения обеспечивает получение
U2 K1U1 (2) где К1 масштабный коэффициент, например, равный J/ml,
J момент инерции;
ml маятниковость маятника.Block 6 double differentiation implements, for example, the dependence
Figure 00000002
U 1 =
Figure 00000003
{U (KT) -2U [(K-1) T] + U [(K-2) T]
Figure 00000004
U (KT)
Block 7 multiplication provides
U 2 K 1 U 1 (2) where K 1 is a scale factor, for example, equal to J / ml,
J moment of inertia;
ml pendulum pendulum.

Блок 8 коррекции масштабного коэффициента реализует зависимость
K2 2cos(U(K-1)T cos (U([K-2)T]), (3) где U[(K-1)T] и U[(K-2)T] прошлое дискретное значение сигнала с датчика 2 угла.
Block 8 correction of the scale factor implements the dependence
K 2 2cos (U (K-1) T cos (U ([K-2) T]), (3) where U [(K-1) T] and U [(K-2) T] past discrete value signal from the 2 angle sensor.

На фиг. 2 изображена структурная схема блока коррекции, соответствующая зависимости (3). Блок коррекции содержит элементы задержки Т (памяти) на Тс, два блока вычисления косинуса, умножитель на коэффициент два и сумматор с прямым и инверсным входами.In FIG. 2 shows a block diagram of a correction block corresponding to dependence (3). The correction block contains delay elements T (memory) by T s , two blocks for calculating the cosine, a multiplier by a factor of two, and an adder with direct and inverse inputs.

Блок 9 деления вырабатывает значение действующего на ЧЭ ускорения путем деления сигнала U2 на сигнал K2 с корректирующего блока.Block 9 division produces the value of the acceleration acting on the SE by dividing the signal U 2 by the signal K 2 from the correction block.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

По команде "Возврат" блок 4 управления подключает источник питания к датчику 3 момента и маятник, преодолевая внешнее воздействие, поворачивается на некоторый угол вплоть до соприкосновения с корпусом и может удерживаться в исходном положении до снятия команды "Возврат". По заднему фронту этой команды запускается квантователь 5 с небольшой временной задержкой, необходимой для исключения влияния тока самоиндукции на движение маятника, возникающего в обмотке датчика момента при отключении питания. Это время задержки τ3 (3-4) τ, где τ L/R постоянное время за счет индуктивности L обмотки и активного сопротивления R контура протекания тока самоиндукции. С выхода квантователя 5 следуют импульсы через каждое Тс, амплитуда которых равна значению выходного сигнала с датчика угла.By the “Return” command, the control unit 4 connects the power source to the moment sensor 3 and the pendulum, overcoming an external influence, rotates by a certain angle until it contacts the case and can be held in its original position until the “Return” command is removed. On the trailing edge of this command, quantizer 5 is launched with a short time delay necessary to eliminate the influence of the self-induction current on the movement of the pendulum that occurs in the winding of the torque sensor when the power is turned off. This is the delay time τ 3 (3-4) τ, where τ L / R is a constant time due to the inductance L of the winding and the active resistance R of the self-induction current loop. The output of quantizer 5 is followed by pulses through each T s , the amplitude of which is equal to the value of the output signal from the angle sensor.

При поступлении с квантователя первых трех и последующих импульсов в виде
U[(K-2)T] U[(K-1)T] U(KT),
U[(K+1)T] U[(K+2] T] на вход блок 6 с его выхода следуют импульсы, по амплитуде равные двойной производной. Эти импульсы поступают через блок 7 умножения на вход делимого блока 9 деления, а на вход делителя корректирующий импульс с блока 8, реализующий зависимость (3). С выхода делителя за время движения маятника из исходного начального положения в конечное положение, следуют один или несколько импульсов, по амплитуде равных измеряемому ускорению.
Upon receipt from the quantizer of the first three and subsequent pulses in the form
U [(K-2) T] U [(K-1) T] U (KT),
U [(K + 1) T] U [(K + 2] T] the pulses equal to the double derivative in amplitude follow the input of block 6. These pulses are transmitted through the multiplication block 7 to the input of the divisible division block 9, and the input of the divider is a corrective impulse from block 8, which implements dependence (3). One or several pulses, equal in amplitude to the measured acceleration, follow from the output of the divider during the movement of the pendulum from the initial initial position to the final position.

Очевидно, зависимости (1), (2), (3) и деление могут быть реализованы и цифровым спецвычислителем на основе микропроцессора. В этом случае за время движения маятника можно несколько раз определять ускорение, а для дальнейшего повышения точности вычислять среднее значение. Для этого требуется увеличить угол поворота маятника и уменьшить период дискретности Т до минимального возможных значений. При этом вначале следует накопить как можно больше информации о значениях угла поворота маятника через каждые Тс, а затем ее отработать по зависимостям (1) (3) и усреднить.Obviously, dependencies (1), (2), (3) and division can also be implemented with a digital special computer based on a microprocessor. In this case, during the movement of the pendulum, one can determine the acceleration several times, and to further increase the accuracy, calculate the average value. For this, it is necessary to increase the angle of rotation of the pendulum and reduce the discreteness period T to the minimum possible value. In this case, at first, as much information as possible about the values of the angle of rotation of the pendulum every T s should be accumulated, and then it should be worked out according to dependences (1) (3) and averaged.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСКОРЕНИЯ, содержащее маятниковый чувствительный элемент, датчик углового положения и силовой датчик момента, установленный на оси вращения маятника, электронный блок управления возвратом маятника в исходное положением относительно корпуса, блок двойного дифференцирования, по входу подключенного к выходу датчика угла, а по выходу - к блоку умножения на масштабный коэффициент, отличающееся тем, что в него введен квантователь по времени сигнала с датчика угла, блок коррекции масштабного коэффициента и блок деления, вход делимого которого подключен к выходу блока умножения на масштабный коэффициент, а вход делителя - выходу блока коррекции, по входу подключенного к выходу квантователя, выход которого соединен с входом блока двойного дифференцирования, а выходом устройства является выход блока деления. A DEVICE FOR DETERMINING ACCELERATION, comprising a pendulum sensing element, an angular position sensor and a power torque sensor mounted on the axis of rotation of the pendulum, an electronic control unit for returning the pendulum to its original position relative to the housing, a double differentiation unit, at the input connected to the output of the angle sensor, and at the output - to the unit of multiplication by a scale factor, characterized in that a time quantizer of the signal from the angle sensor, a scale factor correction unit and a div a dividend whose input is connected to the output of the multiplication unit by a scale factor, and the input of the divider to the output of the correction unit, at the input of a quantizer connected to the output, the output of which is connected to the input of the double differentiation unit, and the output of the device is the output of the division unit.
SU5063940 1992-10-05 1992-10-05 Device determining accelerations RU2055367C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5063940 RU2055367C1 (en) 1992-10-05 1992-10-05 Device determining accelerations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5063940 RU2055367C1 (en) 1992-10-05 1992-10-05 Device determining accelerations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2055367C1 true RU2055367C1 (en) 1996-02-27

Family

ID=21614113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5063940 RU2055367C1 (en) 1992-10-05 1992-10-05 Device determining accelerations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2055367C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163380C1 (en) * 1999-12-27 2001-02-20 Тульский государственный университет Device measuring acceleration

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Назаров Б.И. и др. Командно-измерительные приборы. М., МО, 1975, с.39-42,50-61. *
2. Авторское свидетельство СССР N 298894, кл. G 01P 15/08, 1971. *
3. Умников В.Н. Импульсно-инерциональные приборы. МО, 1984, с.8-19. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163380C1 (en) * 1999-12-27 2001-02-20 Тульский государственный университет Device measuring acceleration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4821218A (en) Method and apparatus for determining at least one characteristic value of movement of a body
US4642555A (en) Differential capacitance detector
EP0427882B1 (en) Apparatus for measuring small displacements
US3508444A (en) Time sharing pulsed rebalancing system
US4879670A (en) Vehicle wheel alignment transducer, system and method
US10775198B2 (en) Displacement detection device
EP0370963A1 (en) Circuit for an electromagnetic rotation sensor
US4868498A (en) Electronic angular measurement device
US4364045A (en) Digitized displacement transducer
US4430606A (en) Sheet feeding apparatus
RU2055367C1 (en) Device determining accelerations
US3062059A (en) Acceleration measuring system
US4335611A (en) Accelerometer
US3491600A (en) Three-axis acceleration measuring means
US4315434A (en) Pulse width modulation (PWM) with jewel pivot accelerometer
GB2127637A (en) Improvements in or relating to pulse rebalanced servomechanisms
US4295372A (en) Gravity measurement apparatus for ships
US2979960A (en) Acceleration measuring means
US3882731A (en) Torquer scale factor temperature correction means
SU651260A1 (en) Device for measuring parameters of linear movement of objects
JP2000249572A (en) Displacement detector
SU1137397A1 (en) Three-component acceleration meter
JPH10115634A (en) Angular velocity detector
SU1010935A1 (en) Device for determining static torque of d.c.mr
RU2018861C1 (en) Complex range finder