[go: up one dir, main page]

RU2405160C1 - Acceleration measurement device - Google Patents

Acceleration measurement device Download PDF

Info

Publication number
RU2405160C1
RU2405160C1 RU2009125068/28A RU2009125068A RU2405160C1 RU 2405160 C1 RU2405160 C1 RU 2405160C1 RU 2009125068/28 A RU2009125068/28 A RU 2009125068/28A RU 2009125068 A RU2009125068 A RU 2009125068A RU 2405160 C1 RU2405160 C1 RU 2405160C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
feedback
inputs
negative feedback
Prior art date
Application number
RU2009125068/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Вениаминович Кулешов (RU)
Владимир Вениаминович Кулешов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ)
Priority to RU2009125068/28A priority Critical patent/RU2405160C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2405160C1 publication Critical patent/RU2405160C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: acceleration measurement device has a local positive feedback which includes an aperiodic link, a local negative feedback which includes a second order broadband filter and an integrating negative feedback. ^ EFFECT: stability of the device and wider bandpass, while the integrating negative feedback covering the entire device increases accuracy owing to first order astatism and owing to formation of a pulsed connection in the return circuit. ^ 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве элемента в системах стабилизации и навигации. Оно может найти применение в приборах измерения механических величин компенсационного типа.The invention relates to measuring equipment and can be used as an element in stabilization and navigation systems. It can find application in devices for measuring mechanical values of the compensation type.

Известно устройство для измерения ускорений (А.С. №1795374 А1, кл. G01P 15/13, 15/08, 1993 г.), содержащее чувствительный элемент, датчик положения, усилитель, магнитоэлектрический силовой преобразователь, компенсационная катушка которого подключена к выходу усилителя, причем к компенсационной катушке подключена цепь из последовательно соединенных первого и второго резисторов, а первый резистор зашунтирован конденсатором.A device for measuring accelerations is known (AS No. 1795374 A1, class G01P 15/13, 15/08, 1993), comprising a sensor, a position sensor, an amplifier, a magnetoelectric power converter, the compensation coil of which is connected to the output of the amplifier moreover, a circuit of series-connected first and second resistors is connected to the compensation coil, and the first resistor is shunted by a capacitor.

Недостатком такого компенсационного акселерометра является динамическая погрешность, обусловленная включением параллельно одному из резисторов конденсатора, что равносильно введению в акселерометр апериодического звена.The disadvantage of such a compensation accelerometer is the dynamic error due to the inclusion of a capacitor in parallel to one of the resistors, which is equivalent to the introduction of an aperiodic link into the accelerometer.

Наиболее близким по техническому решению является устройство для измерения ускорений (патент РФ №2165625, МПК6 G01P 15/13, бюл. №11, 20.04.2001), содержащее чувствительный элемент, датчик угла, усилитель и датчик момента, местную положительную обратную связь, введенную с выхода усилителя на вход датчика момента через последовательно соединенные фазовый детектор положительной обратной связи и преобразователь напряжение - ток, местную отрицательную обратную связь, введенную с выхода усилителя на вход датчика момента через последовательно соединенные фазовый детектор отрицательной обратной связи, фильтр верхних частот, преобразователь напряжение - ток, отрицательную интегрирующую обратную связь, введенную с выхода фазового детектора отрицательной обратной связи на вход датчика момента, и содержащая последовательно соединенные интегрирующий усилитель, компаратор, ждущий синхронный генератор, реверсивный двоичный счетчик, преобразователь дополнительного кода в прямой, схему собирания (ИЛИ), двоичный умножитель, сглаживающий фильтр, знаковый переключатель и схему синхронизации, выходы которой являются входами для компаратора и ждущих синхронных генераторов, второй выход компаратора соединен со вторым входом реверсивного двоичного счетчика через ждущий синхронный генератор, при этом второй выход реверсивного двоичного счетчика соединен со вторым входом знакового переключателя и вторым входом схемы собирания. Кроме того, устройство содержит генератор опорного напряжения, выходы которого являются входами для датчика угла, фазового детектора положительной и отрицательной обратных связей.The closest in technical solution is a device for measuring accelerations (RF patent No. 21565625, IPC 6 G01P 15/13, bull. No. 11, 04/20/2001), containing a sensing element, an angle sensor, an amplifier and a torque sensor, local positive feedback, introduced from the output of the amplifier to the input of the torque sensor through a series-connected phase detector of positive feedback and a voltage-current converter, local negative feedback introduced from the output of the amplifier to the input of the torque sensor through series-connected negative feedback phase detector, high-pass filter, voltage-current converter, negative integrating feedback input from the output of the negative feedback phase detector to the input of the torque sensor, and containing a series-connected integrating amplifier, a comparator, a waiting synchronous generator, a reversible binary counter, an additional code to direct converter, a collection circuit (OR), a binary multiplier, a smoothing filter, a sign switch, and a synchronization circuit, you ode which are inputs to the comparator and the waiting synchronous generators, the second comparator output connected to a second input of the reversible binary counter through a Sleep synchronous generator, said second reversible binary counter output coupled to the second input of the sign selector and the second input of collecting circuit. In addition, the device contains a reference voltage generator, the outputs of which are inputs for an angle sensor, a phase detector of positive and negative feedbacks.

Недостатком подобного устройства для измерения ускорений является низкая точность измерения, обусловленная точностью работы интегрирующего аналогового усилителя, порогового элемента (компаратора) и ограниченность коэффициента усиления по разомкнутому контуру, обусловленная введением, в местную жесткую отрицательную обратную связь, звена с передаточной функцией W(s)=К1. Кроме того, жесткая отрицательная обратная связь ограничивает расширение полосы пропускания устройства для измерения ускорений.The disadvantage of such a device for measuring accelerations is the low accuracy of the measurement, due to the accuracy of the integrating analog amplifier, the threshold element (comparator) and the limited gain of the open loop, due to the introduction, in the local hard negative feedback, of the link with the transfer function W (s) = K 1 . In addition, hard negative feedback limits the bandwidth expansion of the accelerometer.

Задачей настоящего изобретения является расширение полосы пропускания устройства для измерения ускорений и повышение точности измерения.An object of the present invention is to expand the bandwidth of an accelerometer and increase the accuracy of the measurement.

Это достигается за счет того, что в устройство для измерения ускорений, содержащее чувствительный элемент, датчик угла, усилитель, датчик момента, интегрирующий усилитель, два преобразователя напряжение - ток, фазовый детектор положительной обратной связи, фазовый детектор отрицательной обратной связи, отрицательную интегрирующую обратную связь, включающую последовательно соединенные компаратор, пару ждущих синхронных генераторов, реверсивный двоичный счетчик, преобразователь дополнительного кода в прямой, схему собирания ИЛИ, двоичный умножитель, сглаживающий фильтр и знаковый переключатель, а также генератор опорного напряжения и схему синхронизации, выходы которой соединены как с входом компаратора, так и с входами пары ждущих синхронных генераторов, другие выходы реверсивного двоичного счетчика соединены с входами схемы собирания ИЛИ и знакового переключателя, при этом выход датчика угла соединен через усилитель с входами фазовых детекторов положительной и отрицательной обратной связи, другие входы которых, а также один из входов датчика угла соединены с выходами генератора опорного напряжения, один из выходов фазового детектора отрицательной обратной связи соединен с входом интегрирующего усилителя, введено в положительную обратную связь апериодическое звено с выхода фазового детектора положительной обратной связи на вход первого преобразователя напряжение - ток, а в отрицательную обратную связь введен широкополосный фильтр второго порядка с выхода фазового детектора отрицательной обратной связи на вход второго преобразователя напряжение-ток, а также выходы первого, второго преобразователя напряжение - ток и знакового переключателя соединены с входами датчика момента и выход с двоичного умножителя является выходом цифрового кода устройства.This is achieved due to the fact that in the device for measuring acceleration containing a sensor, an angle sensor, an amplifier, a torque sensor, an integrating amplifier, two voltage-current converters, a phase positive feedback detector, a phase negative feedback detector, negative integrating feedback including a comparator connected in series, a pair of waiting synchronous generators, a reversible binary counter, an additional code to direct converter, an OR collection circuit, binary a multiplier, a smoothing filter and a sign switch, as well as a reference voltage generator and a synchronization circuit, the outputs of which are connected both to the input of the comparator and to the inputs of a pair of standby synchronous generators, the other outputs of the reversible binary counter are connected to the inputs of the OR collection circuit and the sign switch, the output of the angle sensor is connected through the amplifier to the inputs of the phase detectors of positive and negative feedback, the other inputs of which, as well as one of the inputs of the angle sensor are connected to the outputs reference voltage generator, one of the outputs of the phase detector of negative feedback is connected to the input of the integrating amplifier, an aperiodic link is introduced into the positive feedback from the output of the phase detector of positive feedback to the input of the first voltage-current converter, and a broadband filter of the second is introduced into the negative feedback order from the output of the phase detector of negative feedback to the input of the second voltage-current converter, as well as the outputs of the first, second converter Vatel voltage - current and the sign switch are connected to the torque sensor inputs and a binary output of the multiplier is the output of the digital device code.

Введение в устройство апериодического звена (звено запаздывания), в положительную обратную связь, и широкополосного фильтра второго порядка, в местную отрицательную обратную связь, позволяет обеспечить устойчивость устройства и расширение полосы пропускания, а охватывающая все устройство отрицательная интегрирующая обратная связь повышает точность за счет астатизма первого порядка. Кроме того, введение в устройство интегрирующей отрицательной обратной связи, содержащей интегрирующий усилитель, компаратор, пару ждущих синхронных генераторов, реверсивный двоичный счетчик, преобразователь дополнительного кода в прямой, схемы собирания, сглаживающего фильтра и знакового переключателя позволяет реализовать автоколебательный режим, частота автоколебаний будет зависеть как от параметров компаратора, так и от коэффициента усиления по разомкнутому контуру. Формирование автоколебательного режима позволяет существенно повысить точность измерения и расширить полосу пропусканияThe introduction of an aperiodic link (delay link), into positive feedback, and a second-order broadband filter, into local negative feedback, allows for device stability and bandwidth expansion, and negative integrating feedback that covers the entire device increases accuracy due to the astatism of the first order. In addition, the introduction of integrating negative feedback into the device, which contains an integrating amplifier, a comparator, a pair of waiting synchronous generators, a reversible binary counter, an additional code to direct converter, a collection circuit, a smoothing filter, and a sign switch allows for self-oscillation mode, the self-oscillation frequency will depend on how from the parameters of the comparator, and from the gain along an open circuit. The formation of a self-oscillating mode can significantly increase the accuracy of measurements and expand the bandwidth

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для измерения ускорений; на фиг.2 - схема моделирования предлагаемого технического решения; на фиг.3,4 - дискретные выходные сигналы, в устройстве для измерения ускорений, при различных значениях коэффициента передачи при K=1000 и K=1 соответственно.Figure 1 shows a functional diagram of a device for measuring acceleration; figure 2 - simulation scheme of the proposed technical solution; figure 3.4 - discrete output signals in a device for measuring acceleration, with different values of the transmission coefficient at K = 1000 and K = 1, respectively.

Предлагаемое устройство содержит чувствительный элемент 1, датчик угла 2, выход датчика угла 2 соединен с усилителем 3. Один выход усилителя 3 соединен с входом фазового детектора отрицательной обратной связи 4 (ФДООС), а другой выход с входом фазового детектора положительной обратной связи 5 (ФДПОС). Дополнительные входы датчика угла 2, ФДООС 4, ФДПОС 5 соединены с выходом с генератора опорного напряжения 6 (ГОН). Выход ФДПОС 5 соединен с входом апериодического звена 7, с передаточной функциейThe proposed device contains a sensing element 1, the angle sensor 2, the output of the angle sensor 2 is connected to the amplifier 3. One output of the amplifier 3 is connected to the input of the phase detector of negative feedback 4 (FDOOS), and the other output is from the input of the phase detector of positive feedback 5 (FDOS) ) Additional inputs of the angle sensor 2, FDOOS 4, FDPOS 5 are connected to the output from the reference voltage generator 6 (GON). The output FDPOS 5 is connected to the input of the aperiodic link 7, with the transfer function

Figure 00000001
Figure 00000001

выход которого соединен с входом первого преобразователя напряжения - ток 8, а выход ФДООС 4 соединен с входом широкополосного фильтра второго порядка 9, с передаточной функциейthe output of which is connected to the input of the first voltage converter - current 8, and the output of FDOOS 4 is connected to the input of a second-order broadband filter 9, with a transfer function

Figure 00000002
Figure 00000002

ζ21, выход которого соединен с входом второго преобразователя напряжение - ток 10. Выход ФДООС 4 соединен также с входом интегрирующего усилителя 11, выход которого соединен с входом компаратора 12. Один выход компаратора 12 соединен с входом ждущего синхронного генератора 13, а другой выход компаратора 12 соединен с входом ждущего синхронного генератора 14. Выходы ждущих синхронных генераторов 13 и 14 соединены с входами реверсивного двоичного счетчика 15, один выход которого соединен с входом преобразователя дополнительного кода в прямой 16, а другой выход реверсивного двоичного счетчика 15 соединен с одним из входов схемы собирания (ИЛИ) 17. Выход схемы собирания 17 соединен с входом двоичного умножителя 18. Выход двоичного умножителя 18, через сглаживающий фильтр 19, соединен с входом знакового переключателя 20, второй вход которого соединен с одним из выходов реверсивного двоичного счетчика 15. Выходы схемы синхронизации 21 соединены с дополнительными входами для компаратора 12, и ждущих синхронных генераторов 13 и 14. Выходы с преобразователей напряжение - ток 8, 10 и знакового переключателя 20 соединены с входами датчика момента 22.ζ 2 > ζ 1 , the output of which is connected to the input of the second voltage-current converter 10. The output of the FDOOS 4 is also connected to the input of the integrating amplifier 11, the output of which is connected to the input of the comparator 12. One output of the comparator 12 is connected to the input of the standby synchronous generator 13, and the other output of the comparator 12 is connected to the input of the standby synchronous generator 14. The outputs of the standby synchronous generators 13 and 14 are connected to the inputs of the reverse binary counter 15, one output of which is connected to the input of the converter of the additional code in line 16, and d the other output of the reversible binary counter 15 is connected to one of the inputs of the collection circuit (OR) 17. The output of the collection circuit 17 is connected to the input of the binary multiplier 18. The output of the binary multiplier 18, through the smoothing filter 19, is connected to the input of the sign switch 20, the second input of which is connected with one of the outputs of the reversible binary counter 15. The outputs of the synchronization circuit 21 are connected to additional inputs for the comparator 12, and the waiting synchronous generators 13 and 14. The outputs from the voltage-current converters 8, 10 and sign switch La 20 are connected to the inputs of the torque sensor 22.

Внутреннее содержание ФДООС, ФДПОС, компаратора, ждущих синхронных генераторов, реверсивного двоичного счетчика, преобразователя дополнительного кода в прямой, схемы собирания (ИЛИ), двоичного умножителя, интегрирующего усилителя, знакового переключателя, фильтров, а также схемы синхронизации описаны в книге: П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. М.: Мир, т.1-3, 1993.The internal contents of FDOOS, FDPOS, a comparator, waiting synchronous generators, a reversible binary counter, an additional code to direct converter, a collection circuit (OR), a binary multiplier, an integrating amplifier, a sign switch, filters, as well as a synchronization circuit are described in the book: P. Horowitz , W. Hill. The art of circuitry. M.: Mir, t.1-3, 1993.

Устройство для измерения ускорений работает следующим образом.A device for measuring acceleration works as follows.

При действии ускорения W на чувствительный элемент 1, выполненный в виде маятника, действует инерционный момент, равный mlW (l, m - длина и масса маятника). Под действием этого момента происходит отклонение чувствительного элемента 1, которое фиксируется датчиком угла 2, обмотки возбуждения которого соединены с выходом ГОН 6. Сигнал с датчика угла 2, после усиления усилителем 3, поступает на входы ФДООС 4 и ФДПОС 5. С помощью ФДООС 4, ФДПОС 5 и ГОН 6 выделяется фаза отклонения чувствительного элемента 1. На выходе ФДООС 4 сигнал всегда будет в противофазе отклонения чувствительного элемента 1, а на выходе ФДПОС 5 - в фазе отклонения чувствительного элемента 1. Сигнал с выхода ФДПОС 5, в виде напряжения, поступает на вход апериодического звена 7, а затем на вход первого преобразователя напряжение - ток 8, выходной сигнал которого в виде тока поступает на токовую обмотку датчика момента 22. На вход датчика момента 22 также поступает сигнал из цепи местной отрицательной обратной связи с выхода ФДООС 4, через широкополосный фильтр второго порядка 9, на вход второго преобразователя напряжение - ток 10. Фильтр 9, включенный в местную отрицательную обратную связь, предназначен не только для устранения компенсирующего действия положительной обратной связи отрицательной, но и позволяет существенно увеличить коэффициент передачи по разомкнутому контуру и осуществляет стабилизацию устройства для измерения ускорений (Схема реализации широкополосного фильтра приведена в книге Г.Лэм. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчет и проектирование. M.: Мир, 1982, с.127-195). Сигнал в виде напряжения с ФДООС 4 поступает на вход интегрирующего усилителя 11. Напряжение с выхода интегрирующего усилителя 11 поступает на один из входов компаратора 12. В компараторе 12 происходит сравнение сигнала с выхода усилителя 11 с сигналом выделенного из стабильного по частоте и амплитуде сигнала с выхода схемы синхронизации 21. Если сигнал с выхода интегрирующего усилителя 11 будет больше треугольного напряжения с выхода 21, то на выходе компаратора 12 будет высокий логический уровень, если меньше, то на выходе компаратора 12 - низкий логический уровень. Уровень сигнала с выхода 12 зависит от фазы отклонения чувствительного элемента 1. Сигналы с компаратора 12, в виде уровня, поступают на входы ждущих синхронных генераторов 13 и 14, которые с помощью схемы синхронизации 21 выдают сигналы в виде импульса на частоте 10 МГц, на каждое воздействие входящего сигнала (с выхода 12), равного "1". Реверсивный двоичный счетчик 15 производит подсчет единичных импульсов, поступающих с выхода ждущего синхронного генератора 13, и вычитание импульсов, поступающих с выхода ждущего синхронного генератора 14. Реверсивный двоичный счетчик 15 положительную информацию представляет в прямом коде, а отрицательную - в дополнительном коде и преобразование дополнительного кода в прямой осуществляется преобразователем дополнительного кода в прямой 16. На вход схемы собирания 17 (ИЛИ) поступают сигналы с реверсивного двоичного счетчика 15, если отклонение чувствительного элемента 1 в фазе ГОН 6, и с преобразователя дополнительного кода в прямой 16, если фаза отклонения чувствительного элемента 1 равна 180°. После логического сложения сигналов в 17 выходной сигнал с 17 подается на вход двоичного умножителя 18, на выходе которого будут импульсы, число которых пропорционально двоичному коду, поступающему на вход схемы собирания 17. Двоичный умножитель 18 преобразует двоичный код в единичный. Сглаживающий фильтр 19, на вход которого поступают импульсы с двоичного умножителя 18, не только устраняет пульсацию входного сигнала с 18, но и обеспечивает устойчивую работу устройства, охваченного обратными связями разных знаков. На токовую обмотку датчика момента 22 поступает сигнал со знакового переключателя 20 со знаком знакового разряда реверсивного двоичного счетчика 15. На токовую обмотку 22 будут поступать сигналы с выходов 8, 10 и 20, и развиваемый момент датчиком момента 22 будет устранять угловое отклонение чувствительного элемента, вызванного действием ускорения. Введение в устройство для измерения ускорений обратных связей обеспечивает повышение точности и расширение полосы пропускания. Выход двоичного умножителя 18 является выходом цифрового кода устройства для измерения ускорений.Under the action of acceleration W on the sensitive element 1, made in the form of a pendulum, the inertial moment equal to mlW acts (l, m is the length and mass of the pendulum). Under the influence of this moment, the sensor 1 deviates, which is detected by the angle sensor 2, the field windings of which are connected to the output of the GON 6. The signal from the angle sensor 2, after amplification by the amplifier 3, is fed to the inputs FDOOS 4 and FDOS 5. With the help of FDOOS 4, FDPOS 5 and GON 6 the phase of deviation of the sensor 1 is highlighted. At the output of FDOOS 4, the signal will always be in antiphase of the deviation of the sensor 1, and at the output of FDOS 5, the phase of the deviation of the sensor 1. The signal from the output of FDPOS 5, in the form of voltage, steps to the input of the aperiodic link 7, and then to the input of the first converter, the voltage is current 8, the output signal of which is supplied in the form of current to the current winding of the torque sensor 22. The signal from the local negative feedback circuit from the output of FDOOS 4 also comes to the input of the torque sensor 22 through a second-order broadband filter 9, to the input of the second converter, the voltage is current 10. The filter 9, included in the local negative feedback, is intended not only to eliminate the compensating effect of the positive feedback communication negative, but also can significantly increase the transmission ratio by open-loop and performs stabilization device for measuring accelerations (Scheme broadband filter implementation is given in the book G.Lem. Analog and digital filters. Calculation and design. M .: Mir, 1982, p. 127-195). The signal in the form of a voltage with FDOOS 4 is fed to the input of the integrating amplifier 11. The voltage from the output of the integrating amplifier 11 is supplied to one of the inputs of the comparator 12. In the comparator 12, the signal from the output of the amplifier 11 is compared with the signal extracted from a signal that is stable in frequency and amplitude from the output synchronization circuit 21. If the signal from the output of the integrating amplifier 11 is more than the triangular voltage from the output 21, then the output of the comparator 12 will be a high logic level, if less, then the output of the comparator 12 will be low ogichesky level. The level of the signal from the output 12 depends on the phase of the deviation of the sensitive element 1. The signals from the comparator 12, in the form of a level, are fed to the inputs of the waiting synchronous generators 13 and 14, which, using the synchronization circuit 21, give out signals in the form of a pulse at a frequency of 10 MHz, each the impact of the incoming signal (output 12), equal to "1". The reversible binary counter 15 counts the single pulses from the output of the standby synchronous generator 13, and subtracts the pulses from the output of the standby synchronous generator 14. Reverse binary counter 15 represents the positive information in the direct code, and negative information in the additional code and the conversion of the additional code in direct is carried out by the converter of the additional code in direct 16. At the input of the collection circuit 17 (OR), signals are received from the reverse binary counter 15, if the deviation the sensor 1 in the GON 6 phase, and from the converter of the additional code in line 16, if the phase of the sensor 1 deviation is 180 °. After the logical addition of the signals at 17, the output signal from 17 is fed to the input of the binary multiplier 18, the output of which will be pulses, the number of which is proportional to the binary code supplied to the input of the collection circuit 17. The binary multiplier 18 converts the binary code to one. The smoothing filter 19, to the input of which pulses are received from the binary multiplier 18, not only eliminates the ripple of the input signal from 18, but also ensures the stable operation of the device, covered by feedbacks of different signs. A signal from the sign switch 20 with a sign of the sign of the reversible binary counter 15 is received at the current winding of the moment sensor 22. Signals from the outputs 8, 10 and 20 will be received at the current winding 22, and the moment developed by the moment sensor 22 will eliminate the angular deviation of the sensing element caused by acceleration action. The introduction of feedback accelerations to the device provides improved accuracy and increased bandwidth. The output of the binary multiplier 18 is the output of the digital code of the device for measuring accelerations.

Выбор значений коэффициента передачи по разомкнутому контуру и частоты среза можно определить по методике, приведенной в патенте РФ №2165625, МПК6 G01P 15/13, бюл. №11, 20.04.2001 г.The choice of the values of the transfer coefficient over an open circuit and the cutoff frequency can be determined by the methodology described in the patent of the Russian Federation No. 2165625, IPC 6 G01P 15/13, bull. No.11, 04/20/2001

Техническую эффективность предлагаемого устройства можно оценить путем моделирования (фиг.2). Результаты моделирования, при коэффициентах передачи по разомкнутому контуру К=1000 и К=1, приведены на фиг.3 и фиг.4. Из анализа результатов следует, что частота дискретного выходного сигнала, определяющая полосу пропускания, зависит от коэффициента передачи по разомкнутому контуру. Введение в местную положительную обратную связь звена запаздывания с передаточной функциейThe technical effectiveness of the proposed device can be assessed by modeling (figure 2). The simulation results, with open-loop transmission coefficients K = 1000 and K = 1, are shown in figure 3 and figure 4. From the analysis of the results it follows that the frequency of the discrete output signal, which determines the passband, depends on the open-loop transmission coefficient. Introduction to local positive feedback of the lag link with the transfer function

Figure 00000003
Figure 00000003

а в местную отрицательную обратную связь широкополосного фильтра второго порядка с передаточной функциейand the local negative feedback of the second-order broadband filter with the transfer function

Figure 00000004
Figure 00000004

ζ21 позволяет существенно повысить коэффициент передачи по разомкнутому контуру (без потери устойчивости), повысить точность и расширить полосу пропускания устройства за счет реализации автоколебательного режима (частоту автоколебаний можно изменять либо путем изменения ширины зоны неоднозначности компаратора, либо путем увеличения коэффициента передачи по разомкнутому контуру). Кроме того, ведение в устройство для измерения ускорений отрицательной интегрирующей обратной связи позволяет реализовать астатизм по отклонению и получить дискретный код, пропорциональный входному сигналу.ζ 2 > ζ 1 can significantly increase the open-loop transmission coefficient (without loss of stability), increase the accuracy and expand the device bandwidth due to the implementation of the self-oscillation mode (the self-oscillation frequency can be changed either by changing the width of the comparator's ambiguity zone, or by increasing the transmission coefficient by open loop). In addition, maintaining negative integrating feedback into the device for measuring accelerations allows realizing deviation astatism and obtaining a discrete code proportional to the input signal.

Claims (1)

Устройство для измерения ускорений, содержащее чувствительный элемент, датчик угла, усилитель, датчик момента, интегрирующий усилитель, два преобразователя напряжение - ток, фазовый детектор положительной обратной связи, фазовый детектор отрицательной обратной связи, отрицательную интегрирующую обратную связь, включающую последовательно соединенные компаратор, пару ждущих синхронных генераторов, реверсивный двоичный счетчик, преобразователь дополнительного кода в прямой, схему собирания ИЛИ, двоичный умножитель, сглаживающий фильтр и знаковый переключатель, а также генератор опорного напряжения и схему синхронизации, выходы которой соединены как с входом компаратора, так и с входом пары ждущих синхронных генераторов, другие выходы реверсивного двоичного счетчика соединены с входами схемы собирания ИЛИ и знакового переключателя, при этом выход датчика угла соединен через усилитель с входами фазовых детекторов положительной и отрицательной обратной связи, другие входы которых, а также один из входов датчика угла, соединены с выходами генератора опорного напряжения, один из выходов фазового детектора отрицательной обратной связи соединен с входом интегрирующего усилителя, отличающееся тем, что в положительную обратную связь введено апериодическое звено с выхода фазового детектора положительной обратной связи на вход первого преобразователя напряжение - ток, а в отрицательную обратную связь введен широкополосный фильтр второго порядка с выхода фазового детектора отрицательной обратной связи на вход второго преобразователя напряжение - ток, а также выходы первого, второго преобразователя напряжение - ток и знакового переключателя соединены с входами датчика момента и выход с двоичного умножителя является выходом цифрового кода устройства. An acceleration measuring device comprising a sensor, an angle sensor, an amplifier, a torque sensor, an integrating amplifier, two voltage-current converters, a positive feedback phase detector, a negative feedback phase detector, negative integrating feedback, including a comparator connected in series, a pair of waiting synchronous generators, reversible binary counter, additional code to direct converter, OR collection circuit, binary multiplier, smoothing filter p and a sign switch, as well as a reference voltage generator and a synchronization circuit, the outputs of which are connected both to the input of the comparator and to the input of a pair of waiting synchronous generators, the other outputs of the reversible binary counter are connected to the inputs of the OR collection circuit and the sign switch, while the sensor output the angle is connected through the amplifier to the inputs of the phase detectors of positive and negative feedback, the other inputs of which, as well as one of the inputs of the angle sensor, are connected to the outputs of the reference voltage generator I, one of the outputs of the phase detector of negative feedback is connected to the input of the integrating amplifier, characterized in that an aperiodic link is introduced into the positive feedback from the output of the phase detector of positive feedback to the input of the first voltage-current converter, and a broadband filter is introduced into the negative feedback second order from the output of the phase detector of negative feedback to the input of the second voltage-current converter, as well as the outputs of the first, second converter voltage - current and the sign switch are connected to the torque sensor inputs and a binary output of the multiplier is the output of the digital device code.
RU2009125068/28A 2009-06-30 2009-06-30 Acceleration measurement device RU2405160C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009125068/28A RU2405160C1 (en) 2009-06-30 2009-06-30 Acceleration measurement device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009125068/28A RU2405160C1 (en) 2009-06-30 2009-06-30 Acceleration measurement device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2405160C1 true RU2405160C1 (en) 2010-11-27

Family

ID=44057685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009125068/28A RU2405160C1 (en) 2009-06-30 2009-06-30 Acceleration measurement device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2405160C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2513667C1 (en) * 2012-11-12 2014-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Compensation accelerometer
RU2513665C1 (en) * 2012-11-27 2014-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Compensation accelerometer
RU2688880C1 (en) * 2018-10-01 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Accelerometer
RU2688878C1 (en) * 2018-10-01 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Compensatory accelerometer
RU2740875C1 (en) * 2020-07-14 2021-01-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Device for measuring accelerations

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4932261A (en) * 1988-06-20 1990-06-12 Triton Technologies, Inc. Micro-machined accelerometer with tilt compensation
JP2000338127A (en) * 1999-05-31 2000-12-08 Canon Inc Accelerometer and active vibration suppression device using the same
RU2165625C1 (en) * 2000-03-14 2001-04-20 Тульский государственный университет Gear measuring accelerations
RU2190226C1 (en) * 2001-10-23 2002-09-27 Тульский государственный университет Gear measuring accelerations
RU2308038C1 (en) * 2006-03-06 2007-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Device for measuring acceleration
RU2329512C1 (en) * 2007-04-11 2008-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Device for measurement of accelerations

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4932261A (en) * 1988-06-20 1990-06-12 Triton Technologies, Inc. Micro-machined accelerometer with tilt compensation
JP2000338127A (en) * 1999-05-31 2000-12-08 Canon Inc Accelerometer and active vibration suppression device using the same
RU2165625C1 (en) * 2000-03-14 2001-04-20 Тульский государственный университет Gear measuring accelerations
RU2190226C1 (en) * 2001-10-23 2002-09-27 Тульский государственный университет Gear measuring accelerations
RU2308038C1 (en) * 2006-03-06 2007-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Device for measuring acceleration
RU2329512C1 (en) * 2007-04-11 2008-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Device for measurement of accelerations

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2513667C1 (en) * 2012-11-12 2014-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Compensation accelerometer
RU2513665C1 (en) * 2012-11-27 2014-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Compensation accelerometer
RU2688880C1 (en) * 2018-10-01 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Accelerometer
RU2688878C1 (en) * 2018-10-01 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Compensatory accelerometer
RU2740875C1 (en) * 2020-07-14 2021-01-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Device for measuring accelerations

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2165625C1 (en) Gear measuring accelerations
RU2513667C1 (en) Compensation accelerometer
RU2363957C1 (en) Compensation accelerometer
RU2405160C1 (en) Acceleration measurement device
RU2190226C1 (en) Gear measuring accelerations
RU2449293C1 (en) Compensation accelerometer
RU2415442C1 (en) Compensation accelerometre
RU2397498C1 (en) Compensation accelerometre
RU2478211C1 (en) Compensation accelerometer
CN115420272B (en) Method for realizing adaptive suppression of relative intensity noise of optical fiber gyro light source
RU2411522C1 (en) Compensation accelerometre
RU2724241C1 (en) Compensatory accelerometer
RU2308038C1 (en) Device for measuring acceleration
RU2631019C1 (en) Compensation accelerometer
RU2329512C1 (en) Device for measurement of accelerations
RU2308039C1 (en) Device for measuring accelerations
RU2676217C1 (en) Compensation accelerometer
RU2539826C2 (en) Compensation-type accelerometer
RU2513665C1 (en) Compensation accelerometer
RU2279094C1 (en) Arrangement for measuring accelerations
RU2700339C1 (en) Compensatory accelerometer
RU2325662C1 (en) Accelerometer
RU2614205C1 (en) Compensating accelerometer
RU2676177C1 (en) Compensation accelerometer
RU2688878C1 (en) Compensatory accelerometer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110701