RU2055367C1 - Device determining accelerations - Google Patents
Device determining accelerations Download PDFInfo
- 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
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
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
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
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
U1= {U(KT)-2U[(K-1)T]+U[(K-2)T] 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
U 1 = {U (KT) -2U [(K-1) T] + U [(K-2) T] 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.
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
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)
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)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2163380C1 (en) * | 1999-12-27 | 2001-02-20 | Тульский государственный университет | Device measuring acceleration |
-
1992
- 1992-10-05 RU SU5063940 patent/RU2055367C1/en active
Non-Patent Citations (3)
| 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)
| 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 |