Accéléromètres intégrés. Circuit LC oscillatoire: Principe de fonctionnement, Calcul, Définition L'accéléromètre le plus simple consiste en un circuit électrique

Accéléromètre Il s'appelle l'appareil qui mesure la projection de l'accélération apparente *. En règle générale, l'accéléromètre est une masse sensible attachée dans une suspension élastique. Dans le cas de l'accélération apparente pour dévier cette masse de sa position initiale et juge l'ampleur de cette accélération.

* L'accélération apparente est la différence entre la véritable accélération de l'objet et l'accélération gravitationnelle.

Exécution constructive

Les accéléromètres sont célibataires, deux et trois composants. Du titre, ils mesurent l'accélération apparente le long d'un, de deux et trois axes (x, y, z) en conséquence.

Apesanteur

La véritable accélération de l'objet sous l'apesanteur ne provoque que la force de gravitationnelle, et donc l'accélération véritable et gravitationnelle est égale. En conséquence, il n'y a pas d'accélération apparente et de données d'un accéléromètre égal à 0 (zéro). Tous les systèmes sont arrêtés fonctionnant, qu'un accéléromètre est utilisé comme capteur d'inclinaison. Exemple: la position de l'image sur la tablette ou le smartphone ne changera pas lorsque vous tournez le cas.

Schéma de l'accéléromètre le plus simple

Ainsi, l'accéléromètre le plus simple consiste en un ressort avec une charge attachée sur elle et un amortisseur, quelles fluctuations de cette cargaison et supprime. L'accélération apparente est davantage, le ressort est déformé plus fort et les lectures de l'instrument sont modifiées.

Lorsque l'équilibre de l'inertie de la charge et de la puissance du ressort se produit, la magnitude du déplacement de cette cargaison de la position neutre est enregistrée, ce qui indique la quantité d'accélération (décélération). Cette valeur de tout capteur de mouvement est enregistrée et à la sortie du dispositif est convertie en un signal électrique.

Technologies pour la construction d'accéléromètres modernes

Selon la technologie de la construction, les accéléromètres suivants distinguent:

piézoélectrique;

piézorésistive;

sur des condensateurs variables.

Accéléromètres piézoélectriques Largement utilisé dans les tâches de test et de mesure. Ils se distinguent par une gamme de fréquences très large et une plage de sensibilité. De plus, il peut y avoir différentes tailles et formes. Le signal de sortie de ces accéléromètres peut être chargé ou tension. Avec l'aide de capteurs, un coup et une vibration peuvent être mesurés.

Accéléromètres piézorézistiqueshabituellement caractérisé par une petite gamme de sensibilité, à la suite de laquelle ils sont les plus appréciés de détecter des chocs que de déterminer la vibration. De plus, ils sont utilisés dans des tests de sécurité pendant la collision. Ces accéléromètres sont principalement une gamme de fréquences larges et la réponse de fréquence peut atteindre 0 Hz (capteurs dites dc) ou rester inchangés. Cela permet de mesurer de longs signaux.

Accéléromètres sur la variable de condenseur, comme piézorezistive, avoir une réponse CC. De tels accéléromètres ont une sensibilité élevée, une largeur de bande étroite, une excellente stabilité de la température, une petite erreur. Avec l'aide d'accéléromètres de données, des vibrations basse fréquence, des mouvements et une accélération fixe sont mesurées.

Aujourd'hui, nous sommes intéressés par le plus simple contour oscillant, Son principe d'exploitation et d'application.

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Oscillations - Le processus répété au fil du temps est caractérisé en modifiant les paramètres du système près du point d'équilibre.

La première chose qui me vient à l'esprit est l'oscillation mécanique des pendules mathématiques ou de printemps. Mais les oscillations sont électromagnétiques.

Prieure contour oscillant (Ou est la chaîne électrique dans laquelle on se produit des oscillations électromagnétiques libres.

Ce contour est un circuit électrique constitué d'une inductance de bobine L. et capacité de condensateur C. . Ces deux éléments ne peuvent être connectés que de deux manières - séquentiellement et en parallèle. Nous montrons dans la figure sous l'image et le circuit de circuit oscillant le plus simple.

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Le principe du circuit oscillant

Regardons l'exemple lorsque nous facturons le condensateur d'abord et fermons la chaîne. Après cela, la chaîne commence à couler un courant électrique sinusoïdal. Le condensateur est déchargé à travers la bobine. Dans la bobine lorsque vous passez à travers elle, il y a du courant EMF INDUCTIONdirigé vers le courant opposé du condensateur.

Condenseur sans relâche, condensateur dû à l'énergie EMF. Les bobines, qui seront à ce stade seront maximales, commenceront à charger à nouveau, mais uniquement dans la polarité inversée.

Oscillations qui se produisent dans le circuit - oscillations gouttes libres. C'est à dire Sans l'approvisionnement supplémentaire de fluctuations dans un circuit oscillatoire réel, il sera trop tôt ou tard, comme toutes les oscillations de la nature.

Cela est dû au fait que le contour est constitué de matériaux réels (condensateur, bobine, fils), qui ont une telle propriété que la résistance électrique et les pertes d'énergie dans le circuit oscillatoire réel sont inévitables. Sinon, cet appareil simple pourrait devenir un moteur éternel, dont l'existence, comme on le sait, est impossible.

Une autre caractéristique importante - qualité Q. . La qualité détermine l'amplitude de la résonance et montre combien de fois les réserves d'énergie dans le circuit dépassent la perte d'énergie en une période d'oscillations. Plus la qualité du système est élevée, plus la plus lente va charger les fluctuations.

Résonance lc-contour

Les oscillations électromagnétiques se produisent avec une certaine fréquence, qui est appelée résonante plus sur la résonance - dans notre article distinct. La fréquence des oscillations peut être modifiée en faisant varier les paramètres de circuit tels que la capacité de condensateur C. , Inductance de la bobine L. , résistance de résistance R (pour Lcr-contour).

L'utilisation du circuit oscillant

Le circuit oscillant est largement utilisé dans la pratique. Il est basé sur les filtres de fréquence, il n'y a pas de radio ou de générateur de signaux d'une certaine fréquence sans elle.

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Le principe de fonctionnement de tout accéléromètre est la propriété des corps pour maintenir sa position inchangée à un mouvement de base accéléré sur lequel ils sont fixés d'une manière ou d'une autre.

Les accéléromètres de pendule avec un ressort électrique (Figure 6) sont utilisés dans les systèmes de stabilisation du centre de pH de masse dans les versions de position et d'intégration. Une grande variété de motifs constructifs d'accéléromètres pendulum sont connus. Cependant, la base d'un système mécanique associé à un pendule et à un système électrique ou photométique (ainsi qu'un système électrostatique, capacitif) d'informations utiles.

La méthode de mesure de la compensation basée sur la plupart des accéléromètres pendulum fournit en principe une précision de mesure élevée. La mise en œuvre de cette méthode dans les accéléromètres est effectuée en utilisant une puissance de compensation ou des dispositifs de couple basés sur divers principes physiques - mécanique, électromagnétique, électrostatique.

Des convertisseurs magnétoélectriques sont actuellement obtenus dans lesquels le couple de compensation ou la force sont créés par l'interaction du champ magnétique créé par le courant de rétroaction, qui s'écoule sur l'enroulement du convertisseur, avec un champ d'aimant permanent. De tels convertisseurs fournissent les moments nécessaires (forces) avec de petites dimensions et ont une stabilité de paramètre acceptable à ce stade.

Le principe de fonctionnement de l'accéléromètre pendule avec une veine d'ouverture (option d'intégration) est la suivante. En cas d'accélération apparente W Z, dirigée le long de l'axe OZ, un cadre en mouvement avec un pendule cherchant à maintenir sa position inchangée commencera à déranger un cadre relativement fixe. En raison de la rotation relative du cadre, le flux magnétique du cadre mobile, traversant les tours de l'enroulement du cadre fixe, entraînera une force électromotrice. La tension retirée de l'enroulement du cadre fixe, une fois que l'amplification de l'amplificateur entre dans le condensateur et les courants flexibles de l'enroulement du cadre en mouvement et provoquera un système d'exploitation de courant i. Ce courant, à son tour, provoquera un flux magnétique.
Cadre mobile. L'interaction de l'écoulement magnétique d'un aimant constant avec une valeur moyenne du flux magnétique du courant de rétroaction est la cause du moment mécanique de rétroaction M, visant au moment des forces inertielles m et.

Si nous supposons que l'accélération apparente W Z est constamment, l'égalité entre les moments spécifiés viendra en mode stable, c'est-à-dire M os \u003d m et, et la mesure de l'accélération mesurée peut être le courant I OS actuel dans le circuit de rétroaction de l'accéléromètre pendulaire traversant l'enroulement du cadre mobile.

Lors de l'ouverture de la clé et d'une idéalisation complète de tous les liens de la chaîne de rétroaction peut être considérée que

(1.1)

Depuis m et \u003d mlw x, alors à m os \u003d m et obtenir

ou après l'intégration à zéro conditions initiales

(1.3)

De toute évidence, l'intégrale de l'accélération apparente est égale à la vitesse apparente, c'est-à-dire

(1.4)

où t k est un intervalle d'intégration, donc

Avec une clé fermée et les mêmes données source

Ainsi, le même accéléromètre pendule peut être avec un retour flexible intégrant et avec une position serrée. Cette circonstance est largement utilisée avec l'exposition initiale des systèmes de gestion des aéronefs et lors du contrôle de leur mouvement en vol. Ainsi, avec une clé d'ouverture, la précision de l'exposition initiale du complexe de périphérique de commande augmente, car à la rétroaction flexible, les erreurs statistiques de l'accélérateur de pendule avec un ressort électrique sont exclues, comme le circuit le plus simple du système de contrôle automatique.

Dans les accéléromètres de compensation, un capteur d'angle (DF) est utilisé pour obtenir des informations sur l'accélération. La plus grande distribution dans la navigation et les échantillons industriels d'accéléromètres a été obtenue par des capteurs photo (PD) et des capteurs de type capacitif (unités).

L'utilisation de FD permet d'améliorer le signal utile pour utiliser des circuits électroniques relativement simples. Dans un accéléromètre typique du type de compensation, un tel DU a été appliqué.

Les principaux éléments de ce dispositif de mesure sont les suivants:

LED SD;

Deux photodiodes VD1 et VD2;

Un rideau, fixé rigidement avec le pendule et situé entre la lumière et les photodiodes;

Signal analogique de pré-amplificateur (linéaire) DA, couvert par la résistance de rétroaction ROC;

Résistance de la tension de conversion dans le courant de rétroaction RI;

Moment Capteur Winding (DM) L.

Le principe de fonctionnement de cet accéléromètre à pendule dans le mode analogique (régulier) est le suivant. En cas d'accélération apparente de l'AI, dirigée le long de l'axe de sensibilité, le pendule et le rideau associé rigide, cherchant à préserver la position inchangée, commenceront à se dérouler par rapport au boîtier de l'accéléromètre. À la suite d'une rotation relative, l'une des LED se distingue davantage que l'autre. En conséquence, la différence dans les potentiels de la télécommande. Cette tension sera soumise à l'entrée du préampli et après l'amplification sous la forme du courant de rétroaction sera avalée dans l'enroulement de DM. DM formera un moment de compensation, qui retournera le pendule dans son état d'origine. Ainsi, par
La valeur du courant de rétroaction peut être jugée par la valeur de l'accélération apparente.

Au moment du début du mouvement du pendule de l'accéléromètre, la force du frottement de la paix est valide, qui introduit une erreur de mesure (seuil de sensibilité).

Le principe de fonctionnement et de dispositif du capteur de mesure d'accélération considère sur l'exemple de l'accéléromètre à ressort, utilisé comme élément sensible de la masse inertielle.

Principe de fonctionnement L'accéléromètre à ressort avec des éléments de détection d'inertie est basé sur l'utilisation de forces inertielles ou de moments découlant du mouvement d'une certaine masse avec une accélération. Dépendance de pouvoir inertial F, agir sur le corps, dont la masse est égale m. Avec accélération uNE. Comme vous le savez, définissez la deuxième loi de Newton:

F \u003d. m.· uNE.

Les capteurs avec des éléments sensibles à l'inertie sont également utilisés pour mesurer la vibration, la vitesse angulaire de rotation, etc.

Dispositif d'accéléromètre.

L'élément sensible de l'accéléromètre est la masse inertie 1, suspendu à deux ressorts 2, Attaché aux points MAIS et DANS Au corps 3, À peine associé à un objet en mouvement.

Ligne Autant C'est l'axe de la sensibilité de l'accéléromètre. Il est parallèle à l'axe de l'objet en mouvement, que vous devez mesurer l'accélération. h..

En l'absence d'accélérations, la tension des ressorts est la même et la masse est située en position moyenne (neutre). Si l'objet se déplace avec une accélération linéaire constante h., La masse se déplace à une certaine valeur dans laquelle la force d'inertie Épingler, résultant du fait que le mouvement de masse accéléré dans l'espace absolu est équilibré par la force P apople Élasticité du printemps.

Calmer les oscillations de la masse inertielle en transition sert de fouet 4, Croissant, proportionnelle à la vitesse du mouvement de la masse par rapport au cas 3. Appliquez des amortisseurs magnétoindeux, liquides ou aériens.

Les exigences relatives aux accéléromètres concernant la précision de la mesure sont déterminées par la portée de l'application. Ainsi, la précision des accéléromètres dans les systèmes inertiels ne doit pas dépasser 0,001%. Les accéléromètres utilisés dans les systèmes de contrôle ont des erreurs pour deux ou trois ordres de grandeur plus élevés. Les erreurs d'accéléromètres utilisés comme instruments visuels sont 1 ÷ 3%.

Un autre domaine d'application d'accéléromètres est leur utilisation comme capteurs de mesure surcharge Agissant un avion dans une certaine direction.

Surcharge appelé force de surface F, agir dans la direction de tout axe de l'aéronef, à la force du poids G.Les forces de surface incluent la force de levage, la force de résistance et la force de poussée. Il existe une surcharge normale (transversale), égale au rapport de la force de levage à la force de poids, longitudinale et côté.

Surcharge - la valeur est sans dimension. Parfois, ils disent que la surcharge est égale, par exemple, 5g. Cela signifie que dans cette direction sur l'aéronef et les membres de l'équipage agissent en vigueur, cinq fois plus élevés que la force du poids. Sur la base de la définition du concept de surcharge, vous devriez parler de surcharge égale 5, mais non 5g.

La plus grande valeur pour le pilotage Soleil. Joue une surcharge verticale.

Les signaux d'accéléromètre sont également utilisés dans les systèmes de navigation inertielle pour calculer les vitesses et les coordonnées, dans les systèmes de contrôle de vol et les moteurs, ainsi que pour indiquer les valeurs de surcharge actuelles et critiques.

Les accéléromètres utilisés dans les systèmes de contrôle sont orientés par leurs axes de sensibilité le long des axes principaux de l'appareil d'été. Ces accéléromètres mesurent les composants du vecteur d'accélération sur ces axes et pour le vecteur complet dont vous avez besoin de trois accéléromètres.

Dans les systèmes de navigation inertielle de l'axe, la sensibilité des accéléromètres est axée sur les axes du système de coordonnées de navigation, généralement associé à la Terre. En tant que système de navigation, les coordonnées peuvent être prises, par exemple, un système géographique, dont l'un des axes est dirigé sur le méridien et que le deuxième axe est perpendiculaire au premier dans le plan horizontal. De plus, deux accéléromètres avec des axes mutuellement perpendiculaires situés dans un plan horizontal sont mesurés par des composants horizontaux du vecteur d'accélération et un accéléromètre, l'axe de la sensibilité qui est dirigé verticalement, mesure l'accélération verticale.

Les principaux éléments d'accéléromètres sont les suspensions de masses inertielles (éléments sensibles), capteurs de signal de mouvement de masse, dispositifs de couple (puissance) qui fournissent des signaux de rétroaction, des amplificateurs de signal et des dispositifs correctifs (amortisseurs).

Pour que l'accéléromètre ne réagit que sur la composante de l'accélération, il est à mesurer que sa masse inertielle devrait avoir une suspension spéciale qui répond aux exigences suivantes:

Frottement minimum dans les axes de suspension;

L'absence de liaisons croisées entre les axes de mesure;

Assurer la dépendance linéaire entre les écarts de la masse inertie et l'accélération mesurée.

Les suspensions sur des supports simples créent un frottement significatif, ce qui réduit la sensibilité de l'accéléromètre. Pour réduire le frottement, l'élément sensible est renforcé sur le levier ou placé dans un liquide de poids spécifique égal au poids spécifique de l'élément de détection.

La perspective sont des suspensions électromagnétiques et cryogéniques.

Pour convertir des mouvements en signaux électriques dans les accéléromètres s'appliquent potentiométrique, inductif, capacitif, photoélectriqueet convertisseurs de cordes.

Les exigences de base pour les convertisseurs sont les suivantes:

1) une grande résolution;

2) dépendance linéaire de la sortie de l'entrée;

3) l'absence de la réaction du convertisseur à l'élément sensible.

Ces exigences ne satisfont pas les capteurs potentiométriques, donc dans les périphériques exacts qu'ils ne s'appliquent pas.

En tant que dispositifs de couple (puissant) dans des accéléromètres pour la saisie de signaux de rétroaction, des moteurs à couple sont utilisés (moteurs électriques fonctionnant en mode inversé) et des dispositifs électromagnétiques.

Pour obtenir des accéléromètres avec la réponse de fréquence requise dans les circuits de retour, les filtres correctifs et les amortisseurs spéciaux sont utilisés. Dans les dispositifs avec suspension liquide pour l'amortissement, la viscosité du fluide lui-même est utilisée.

Par exemple, envisagez un accéléromètre à composants.

Au schéma figure. 11.2. Masse sismique 1 Suspendu sur un guide 4. Réduire les frictions sur la masse de guidage 1, Liquide placé 3, Il a une flottabilité neutre, qui élimine fortement pressée au guide. Les signaux dans le schéma considéré, proportionnels au mouvement de la masse sismique sont mesurés par un capteur inductif 6 . Après amplifiée dans l'amplificateur 5 Le signal pénètre dans le lecteur électromagnétique (puissance) 7. Un signal de sortie d'accéléromètre est la chute de tension et la résistance R, Inclus dans le circuit d'enroulement d'entraînement. L'amortissement dans l'appareil est obtenu en raison de la résistance lorsque la masse sismique se déplace dans le liquide.

L'accéléromètre est conçu pour mesurer les accélérations linéaires. L'invention peut être utilisée comme élément sensible de la stabilisation, des systèmes de guidage et de navigation, ainsi que dans les instruments de mesure des valeurs mécaniques du type de compensation.

Dispositif de mesure des accélérations (RF Patent №2098833, CL G01P 15/13, Publ. 10.12.97), contenant un élément sensible, comprenant deux électrodes fixes et une plaque mobile, trois amplificateurs, deux résistances et la seconde entrée l'amplificateur est connecté à la deuxième résistance et est la sortie du périphérique. Pour augmenter l'immunité de bruit, lorsqu'elle est exposée à des interférences électriques, la source de la tension de référence a été introduite, le générateur de signal électrique, deux paires de transistors, trois résistances, deux condensateurs, permettant une rétroaction négative de compenser les interférences électriques.

L'inconvénient de ce dispositif est la faible précision de la mesure, car le choix du coefficient de gain dans un retour négatif rigide est limité par la condition de la stabilité du système.

Le plus proche de la solution technique est l'appareil (décrit dans le CA n ° 742801, Publ. Dans la BI n ° 23, 1980), contenant un élément sensible, un capteur d'angle, un amplificateur de retour d'intégration, un capteur de couple, une intégration supplémentaire. Amplificateur, clé électronique, élément de seuil. De plus, la première sortie du capteur d'angle est connectée via un amplificateur de retour d'intégration au capteur de moments et la seconde sortie du capteur d'angle à travers l'élément de seuil et l'amplificateur d'intégration en option est connecté à l'entrée de commande de la clé électronique.

L'inconvénient de l'accéléromètre est une petite bande passante, en raison du fonctionnement de l'intégration d'amplificateurs analogiques et de l'élément de seuil. De plus, la bande passante dépend des paramètres du système de clés électroniques qui échantillonnent des informations. L'accéléromètre a une erreur de mesure due au membre de l'heure de charge du condenseur d'amplificateur d'intégration. Cette erreur conduit à une erreur d'ouverture caractéristique de ce schéma d'échantillonnage et de traitement de l'information. Une petite largeur de bande d'accéléromètre, une faible vitesse et un petit gain dans le contour ouvert, déterminez la précision en mode stable.

L'objectif technique de la présente invention est d'élargir la largeur de bande d'accéléromètre et d'améliorer la précision de la mesure.

Ceci est obtenu en raison du fait qu'un accéléromètre contenant un élément sensible, dont la déviation est fixée par le capteur d'angle, le capteur de couple inclus dans le retour négatif est introduit, deux réactions d'intégration négative sont introduites, l'une de la sortie de la sortie du Capteur d'angle à l'une des entrées du capteur de couple simultanément à travers la rétroaction d'amplificateur et le premier intégrateur, d'autres commentaires d'intégration négative, mis en œuvre à partir de la sortie du capteur d'angle à une autre entrée du capteur de moment séquentiellement dans les entrées d'information via l'amplificateur , filtre, comparateur, convertisseur de niveau, une paire de générateurs synchrones en attente, un compteur binaire réversible, un schéma de comparaison, un second intégrateur, une gâchette et une clé électronique. De plus, les entrées supplémentaires du comparateur, en attente de générateurs synchrones, le compteur binaire d'inversion est connecté à la sortie du générateur de fréquence auxiliaire. L'entrée de circuit de comparaison est connectée à la sortie du générateur de fréquence auxiliaire via le compteur binaire de la somme. L'entrée de clé électronique est connectée à la sortie du générateur de courant. La sortie d'un compteur binaire inversant est un code d'accéléromètre numérique.

Introduction de deux retours d'intégration négatifs, dont l'un de ce qui stabilisant les commentaires de la sortie d'un capteur d'angle à l'une des entrées du capteur de couple à travers l'amplificateur de retour et le premier intégrateur, l'autre - de la sortie du capteur d'angle à la entrée du capteur de couple via l'amplificateur connecté aux entrées d'informations Filtre, comparateur, convertisseur de niveau, une paire de générateurs synchronisés en attente, un compteur binaire réversible, un schéma de comparaison, un deuxième intégrateur, une gâchette, une clé électronique vous permettent de créer un accéléromètre de travail Mode d'oscillation d'auto-oscillation avec une bande passante étendue et une vitesse considérable.

La figure 1 montre le diagramme fonctionnel de l'accéléromètre, à la Fig. 2, le schéma de simulation, à la Fig. 3, les résultats de la simulation du prototype et du dispositif proposé.

Accéléromètre contient un élément sensible 1, la déviation angulaire de laquelle verrouille le capteur d'angle 2. La sortie de l'angle de l'angle 2 est connectée aux entrées de l'amplificateur de rétroaction 3, le premier intégrateur 4, et avec l'amplificateur 5. Le La sortie de l'amplificateur 5 est connectée à l'entrée du filtre 6. La sortie du filtre 6 est connectée au comparateur d'entrée 7. La sortie du comparateur 7 est connectée à l'entrée du convertisseur de niveau 8, dont les sorties sont connectées aux entrées. d'une paire de générateurs synchrones à la cire (ZHSG) 9 et 10. Les sorties du SSR 9 et 10 sont reliées aux entrées du compteur binaire inversé 11. La sortie du mètre binaire réversible 11 est connectée aux régimes de comparaison d'entrée 12 . Une autre entrée du circuit de comparaison 12 est connectée à la sortie du compteur binaire de sommation 13. La sortie du circuit de comparaison 12 est connectée à l'entrée du deuxième intégrateur 14. La sortie du second intégrateur 14 est connectée à l'entrée de la gâchette 15, dont la sortie est connectée à une entrée de clé électronique 16, une autre entrée électronique La clé 16 est connectée à la sortie du générateur de courant 17. La sortie de la clé électronique 16 est connectée à l'une des BX Un instant 18 capteur, autre moment des entrées de capteur sont connectés à la sortie de l'amplificateur de rétroaction 3 et avec la sortie du premier intégrateur 4. Entrées supplémentaires du comparateur 7, ZHSG 9 et 10, un mètre binaire réversible 11 sont connectés au Sortie du générateur de fréquence auxiliaire 19. Entrée du schéma de comparaison 12 connecté à la sortie du générateur de fréquence auxiliaire 19 à travers le compteur binaire de la somme 13.

Contenu interne des intégrateurs, amplificateur, comparateur, en attente de générateurs synchrones, un compteur binaire réversible, un schéma de comparaison, un élément de seuil, une gâchette, un compteur binaire résumé, un convertisseur de niveau, des intégrateurs, des filtres sont donnés dans le livre: P. Khorowitz, W. Hill. Ingénierie d'art du régime d'art. M.: MIR, T 1-3, 1993.

L'accéléromètre fonctionne comme suit. Lorsque l'accélération W sur l'élément sensible 1, faite sous la forme d'un pendule, agit un moment inertiel égal à M · L · W (où M, L est la masse et la longueur du pendule). Sous l'action de ce moment, un élément délicat 1 est dévié, qui est fixé par le capteur d'angle 2. Le signal de sortie du capteur d'angle 2, en tant que tension, entre à la fois l'entrée de l'amplificateur de rétroaction 3 et de l'entrée de Le premier intégrateur 4. Les signaux de sortie de l'amplificateur de rétroaction 3 et le premier intégrateur 4, après la conversion du courant, vient l'une des entrées du capteur de couple 18. Les éléments inclus dans la structure de l'accéléromètre, 2, 3, 4, 18 forment la première rétroaction négative intégrante. Le signal du capteur d'angle 2 vient également à l'entrée de l'amplificateur 5, puis sous la forme d'une tension de l'entrée de filtre 6. Le signal de la sortie du filtre 6, sous la forme d'une tension, entre dans la entrée du comparateur 7. Dans le comparateur 7, le signal est comparé à partir de la sortie du filtre 6 avec un signal. attribué à la fréquence et à l'amplitude du signal de la sortie du générateur de fréquence auxiliaire 19. Si le signal de la sortie du filtre 6 Sera plus tension triangulaire à partir de la sortie du générateur de fréquence auxiliaire 19, puis à la sortie du comparateur 7, il y aura un niveau logique élevé, s'il est inférieur à la sortie du comparateur 7 - niveau logique bas. Le niveau de signal de la sortie du comparateur 7 dépend de la phase de la déviation de l'élément de détection 1. Le signal de la sortie d'un comparateur 7, en tant que niveau, est saisi sur l'entrée du convertisseur de niveau 8, puis aux entrées des générateurs synchrones d'épilation 9 et 10, qui, à l'aide d'un générateur de fréquence auxiliaire 19, les signaux sous la forme d'une impulsion sont donnés à chaque effet du signal d'entrée (à partir de la sortie du niveau 8), égal à "1 ". Le compteur binaire d'inversion 11, sur le signal du générateur de fréquence auxiliaire 19, calcule les impulsions d'unité de la sortie du générateur synchrone synchrone en attente 9 et la soustraction des impulsions provenant de la sortie du générateur synchrone d'attente 10. Compteur binaire réversible 11 informations positives est dans le code de ligne et négatif dans un code supplémentaire et la transformation du code supplémentaire est effectuée par le circuit de comparaison 12 et le compteur binaire de la somme 13. Après la comparaison logique des signaux dans le circuit de comparaison 12, le Le signal de la sortie 12 entre dans l'entrée du deuxième intégrateur 14, puis à l'entrée de la gâchette 15. Signal, en tant que niveau, à partir de la gâchette 15 entrant l'entrée de clé électronique 16. La stabilisation des paramètres de clé électronique 16 effectue le générateur de courant. 17 À la sortie de la clé électronique 16, il y aura des impulsions, dont le nombre est proportionnel au code binaire entrant dans l'entrée du circuit de comparaison 12. Sur l'entrée du capteur de couple 18, les signaux sont reçus des sorties du retour d'information. Amplificateur 3 et premier Integrator 4, également à partir de la sortie de la clé électronique 16. Le signal qui arrive sur le moment 18 Enroulement du capteur, sera avec un signe d'une décharge de signe d'un compteur binaire inversant 11. La sortie du compteur binaire inversant 11 est la sortie du code d'accéléromètre numérique. Le premier rétroaction d'intégration négative contenant un amplificateur de rétroaction 3 Le premier intégrateur 4 et le capteur de moment 18 effectue la stabilisation des paramètres de l'accéléromètre. La seconde rétroaction négative intégrante, formée par des éléments 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 16 et 18, extension de la bande passante et augmentation de la précision.

Introduction à l'accéléromètre de deux réactions négatives d'intégration de la sortie du capteur d'angle à l'entrée du capteur de couple vous permet de créer un périphérique avec anatamisme par déviation, fonctionnant en mode d'oscillation automatique avec une bande passante étendue et une vitesse importante.

La figure 2 montre un diagramme de modélisation du dispositif proposé. Fig. 3 Processus de transition dans le prototype (1) et dans le dispositif proposé (2). Il découle de leur analyse que le dispositif proposé fonctionnant en mode auto-oscillant a une largeur de bande et une vitesse importantes.

La méthode proposée de modification de la bande passante et de la précision peut être utilisée dans des périphériques de type compensation (accéléromètres et capteurs de vitesse angulaires) fabriqués par l'industrie sans modifier leur technologie de conception et de fabrication.

Accéléromètre contenant un élément sensible, dont la déviation est fixée par le capteur d'angle, le capteur de couple inclus dans le retour négatif, caractérisé en ce qu'il introduisit deux réactions d'intégration négative, l'une de la sortie du capteur d'angle à l'un des Les entrées du capteur de couple simultanément à travers l'amplificateur de rétroaction Le premier intégrateur, l'autre, l'intégration négative, est implémentée à partir de la sortie du capteur d'angle à une autre entrée du capteur de moments en série par des entrées d'informations via l'amplificateur, le filtre, le comparateur. , un convertisseur de niveau, une paire de générateurs synchrones en attente, un compteur binaire réversible, un schéma de comparaison, un deuxième intégrateur, une gâchette, une clé électronique, avec des entrées supplémentaires d'un comparateur, en attente de générateurs synchrones, un compteur binaire inverseur, est connecté à la sortie. du générateur de fréquence auxiliaire, en outre, l'entrée de clé électronique est connectée à la sortie du générateur de courant et l'entrée du schéma de comparaison est connectée à la sortie génératrice. Fréquence auxiliaire à travers le compteur binaire en été, et la sortie du compteur binaire d'inversion est un code de périphérique numérique.

Brevets similaires:

L'invention concerne le domaine des équipements de mesure, à savoir mesurer les transducteurs d'une accélération linéaire. L'accéléromètre de compensation contient un boîtier avec support, la première plaque de silicium monocristallin, la deuxième plaque à deux électrodes fixes d'un convertisseur de position capacitif différentiel, une troisième plaque, un transducteur de puissance magnétoélectrique avec un aimant permanent, un amplificateur et un aimant permanent , la deuxième plaque, séquentiellement sur la base de rack, première plaque et troisième assiette.

L'invention concerne des techniques de mesure et peut être utilisée dans des accéléromètres de compensation micromécanique. L'élément sensible contient une masse inertielle, des éléments élastiques, une bobine de retour, des pistes conductrices pour la communication électrique des bobines de retour d'un circuit de commande, des plaques de verre, un cadre extérieur, avec des sites de fixation situés sur des plaques de verre.

L'invention concerne le domaine de la fabrication d'instruments de précision, en particulier des instruments de mesure des paramètres du mouvement des aéronefs et peut être utilisé dans la fabrication d'accéléromètres de compensation pendule destinés à mesurer d'importantes accélérations linéaires.

L'accéléromètre est conçu pour être utilisé comme élément sensible des systèmes de stabilisation et de navigation. L'invention peut être utilisée dans des instruments de mesure des valeurs mécaniques du type de compensation. L'accéléromètre contient un élément sensible, dont la déviation est fixée par le capteur d'angle, dont les sorties sont connectées aux entrées de l'additionneur via l'élément de seuil et l'amplificateur d'intégration et le capteur de point inclus dans le retour négatif. Une sortie additionneuse est une sortie de périphérique analogique. Pour augmenter la précision et l'expansion de la bande passante à l'accéléromètre, deux commentaires négatifs ont été introduits: une - de la sortie du capteur d'angle à l'une des entrées du capteur de couple via le filtre différenciant, l'autre est un retour d'intégration négatif, Mise en œuvre de la libération de l'additionneur à une autre entrée du capteur de moment séquentiellement sur les entrées d'informations via un comparateur, un convertisseur de niveau, une paire de générateurs synchronisés en attente, un compteur binaire réversible, un schéma de comparaison, une clé de comparaison, une clé électronique. Des entrées supplémentaires d'un comparateur, un compteur binaire inversant, en attente de générateurs synchrones sont connectés à un générateur de fréquence auxiliaire. De plus, l'entrée de clé électronique est connectée à la sortie du générateur de courant. L'entrée de circuit de comparaison est connectée à la sortie du générateur de fréquence auxiliaire via le compteur binaire de la somme. La sortie du compteur binaire d'inversion est une sortie de périphérique numérique. Les commentaires négatifs, mis en œuvre à partir de la sortie du capteur d'angle à l'entrée du capteur de couple, à travers le filtre de différenciation, effectue la stabilisation des paramètres de l'accéléromètre. L'introduction à l'accéléromètre Intégrant la rétroaction négative vous permet de créer un périphérique avec anatamisme par déflexion, fonctionnant en mode d'oscillation automatique, avec une bande passante étendue et une vitesse importante. 2 il.

L'invention concerne des équipements de mesure et peut être utilisé pour une mesure de haute précision des accélérations dans les systèmes de correction du système pour les coques réactives. Le but de l'invention est de réduire l'instabilité de la température du coefficient de conversion d'accéléromètre. L'accéléromètre de compensation comprend un élément inertiel (1), un système oscillatoire (2), un convertisseur de mouvement (3), un amplificateur de la chaîne de chaîne (4), un convertisseur inverse (5), un nœud de connexion de résistance de zoom (6) , un amplificateur de thermopensage (7). La chaîne de la rétroaction négative de l'amplificateur thermocomany entre son entrée d'inversion et la résistance de rétroaction est incluse avec un circuit constitué d'un capteur de température R01, une résistance de RS dessinée, la valeur de la résistance électrique est choisie par rapport à la condition: où Kς (t) est la valeur compensée de l'instabilité de la température de l'accéléromètre de coefficient de conversion; KT0 (T0), KT0 (ΔT1), KT0 (ΔT2), la température caractéristique de l'amplificateur de thermocompression lorsque les capteurs de température sont déconnectés dans les conditions de l'influence des températures de fonctionnement nominales, réduites et améliorées de l'accéléromètre, respectivement; Ka (t0), ka (Δt1), ka (Δt2) est la caractéristique de température de l'accéléromètre lorsque les capteurs de température sont déconnectés dans les conditions de l'influence des températures de fonctionnement nominales, réduites et élevées de l'accéléromètre, respectivement; Kt (t0), kt (Δt1), kt (ΔT2) est la caractéristique de température de la configuration sélectionnée de l'amplificateur de thermocompression dans les conditions de l'influence des températures de fonctionnement nominales, réduites et accrues de l'accéléromètre, respectivement; R0, R01 est la résistance électrique des bobines de cuivre reliées à l'entrée de l'amplificateur thermocompany et dans la chaîne de son retour négatif, respectivement, à la valeur environnementale nominale; α, αm - Coefficients de température de résistance des résistances RP, RP1 et Cuivre R0, R01, respectivement; ΔT est l'incrément de la température ambiante de l'accéléromètre par rapport à sa valeur nominale. La connexion de deux capteurs de température dans le circuit d'amplificateur de thermocompression vous permet de linéariser la caractéristique de température compensée de l'accéléromètre, ce qui permet une diminution de l'instabilité de la température de son coefficient de conversion et de réduire la complexité de son processus de débogage de température. 3 il.

L'invention concerne des dispositifs de mesure des accélérations et peut être utilisé dans les systèmes de stabilisation et de navigation. Essence: le dispositif contient un élément sensible (1), un capteur de position (2), dont la sortie est connectée à l'entrée d'amplificateur (4) avec un coefficient de gain stable, un transducteur de puissance magnétoélectrique (15) inclus dans le retour négatif. Dans le même temps, un retour d'information négatif analogique, intégrant et discret est introduit. La rétroaction négative analogique est implémentée à partir de la sortie du capteur (2) de la position à l'une des entrées du convertisseur de puissance magnétoélectrique (15) via la série d'amplificateurs de courant alternatif (4), le premier élément logique (5), le schéma (8) à l'exclusion ou, le filtre (9), le premier convertisseur (10) courant de tension et additionneur (11). L'intégration de la rétroaction négative est implémentée à partir de la sortie du circuit (8) à l'exclusion ou à l'entrée du convertisseur de puissance magnétoélectrique (15) à travers le premier intégrateur (12) relié par des entrées d'informations (12), la tension de la deuxième convertisseur (13) -Current et additionneur (11). Des commentaires négatifs discrets ont été introduits à partir de la sortie du circuit (8) à l'exclusion ou à l'entrée du transducteur de puissance magnétoélectrique (15) à travers la gâchette (14) et de l'additionneur (11) sont joints de manière jumelée par entrées d'informations. De plus, le générateur de tension de référence (3) est connecté à la fois avec le capteur de position (2) et avec le décalage de phase (6). La sortie du décalage de phase (6) est connectée à l'une des entrées du circuit (8) à l'exclusion ou à travers le deuxième élément logique (7). L'un des sorties de déclenchement (14) est connecté à l'entrée du compteur binaire d'inversion (16), dont la sortie est la sortie discrète de l'accéléromètre. Résultat technique: élargir la bande passante et accroître la précision de la mesure des accélérations. 6 Il.

L'accéléromètre de compensation est conçu pour être utilisé dans les systèmes de stabilisation et de navigation. Le dispositif contient un élément sensible, le capteur de position, dont la sortie est connectée à l'entrée d'amplificateur avec un gain stable, le transducteur de puissance magnétoélectrique inclus dans le retour négatif. Dans le même temps, une rétroaction négative intégrative intégrative et distincte a également été introduite. Les commentaires négatifs analogiques sont implémentés à partir de la sortie d'un capteur de position à l'une des entrées du convertisseur de puissance magnétoélectrique à travers l'amplificateur AC de manière séquentiellement connectée par des entrées d'informations, le premier élément logique, un schéma ou un filtre exclusif, le premier convertisseur de tension et l'additionneur . L'intégration de la rétroaction négative est implémentée à partir de la sortie du circuit hors ou, à l'entrée du convertisseur de puissance magnétoélectrique via le premier intégrateur, le deuxième convertisseur de tension et l'additionneur connectés via des entrées d'informations. L'intégration discrete des commentaires négatifs a été introduite à partir de la sortie du circuit à l'exclusion ou de l'entrée du convertisseur de puissance magnétoélectrique à travers le second intégrateur, déclencheur et additionneur connectés par des entrées d'informations. De plus, le générateur de tension de référence est connecté à la fois avec un capteur de position et avec un décalage de phase, dont la sortie est connectée à l'une des entrées des entrées de circuit, ou via le deuxième élément logique, et l'une des sorties de déclenchement est Connecté à l'entrée du compteur binaire inversé, la sortie est une sortie discrète. Accéléromètre compensatoire. Le résultat technique consiste à élargir la bande passante et à augmenter la précision de la mesure des accélérations. 3 il.

L'invention concerne des capteurs d'informations principaux (instruments) pour mesurer une accélération linéaire. L'essence de l'invention est que dans un accéléromètre de pendule compensatoire dans lequel le capteur de moments magnétoélectrique est deux systèmes magnétiques constitués d'aimants permanents fixés à partir de la partie d'extrémité dans des pipelines magnétiques sous la forme d'une jante, la bobine du capteur du moment est pulvérisée sur les surfaces supérieure et inférieure d'une seule plaque de monocristalline le silicium de l'élément de détection pendule, l'unité de mesure est faite sous la forme d'un emballage compact collé à au moins quatre points de contact des rainures sur des cartes isolantes plates et des plates-formes d'un Plaque unique de silicium monocristallin d'un élément de détection pendulaire, d'alimentation et de sortie d'un signal électrique aux éléments de l'unité de mesure provenant d'éléments d'électronique. A l'aide de contacts conducteurs fabriqués sous forme de broches, la fixation d'éléments de systèmes magnétiques , l'unité de mesure et les éléments de l'électronique sont effectués à l'aide de la vapeur de vis fixes les unes dans les autres Dans le tube total avec filetage interne, dans le même temps, dans les bases des têtes dont les joints d'étanchéité, les éléments électroniques et le capteur thermique sont situés dans un compartiment séparé, qui est isolé avec un capuchon et un joint isolant est situé Dans le boîtier de protection des éléments du système magnétique et des frais électroniques. Le trou d'évacuation de l'espace interne de l'instrument. Le résultat technique est une augmentation de la précision de la mesure. 3 il.

L'invention concerne la technique de mesure, est un accéléromètre de compensation et est destiné à être utilisé comme transducteur de mesure d'accélérations linéaires. L'accéléromètre contient un boîtier, une première plaque de silicium monocristallin avec des pièces mobiles et fixes et les reliant avec des cavaliers élastiques le long de l'axe de suspension, un convertisseur capacitif différentiel d'une position à deux électrodes fixes sur la deuxième plaque, une troisième plaque, un magnétoélectrique Transducteur de puissance avec un aimant permanent et une bobine de compensation installée sur deux supports sur la partie mobile, charge sur la partie mobile, amplificateur. Pour minimiser la déformation angulaire de la partie mobile de la première plaque à des effets de température sur celui-ci, dans la zone de l'installation symétriquement par rapport à l'axe de suspension, des aligneurs ont été effectués. Le résultat technique est d'accroître la précision de la mesure de l'accélération. 4 Z.P. F-mensonges, 5 ans.

L'invention peut être utilisée dans des instruments de mesure des valeurs mécaniques du type de compensation. L'accéléromètre de compensation contient un élément sensible, un capteur d'angle, un détecteur de phase de retour négatif, un amplificateur d'intégration. Le générateur de tension de référence est connecté à la fois à l'entrée du capteur d'angle et à l'entrée du détecteur de phase de retour négatif. La sortie du comparateur est connectée dans des entrées de série avec l'entrée du capteur de couple via le convertisseur de niveau, une paire de générateurs synchronisés en attente, un compteur binaire réversible, résumant un compteur binaire, qui est connecté à l'une des entrées de la Schéma de comparaison, élément de seuil, clé électronique, générateur de courant connecté à la clé électronique d'entrée. Le générateur de fréquence auxiliaire est connecté aux entrées d'un comparateur, une paire d'attente pour les générateurs synchrones, un compteur binaire de sommation et un compteur binaire réversible. L'une des sorties du détecteur de phase de retour négatif est connectée à l'entrée du capteur de couple à travers le filtre. Une chaîne stabilisatrice contenant deux contours est introduite à l'entrée du comparateur, qui est connectée à la sortie du détecteur de phase de retour négatif. La sortie du compteur binaire inversant est une sortie numérique de l'accéléromètre de compensation. Le résultat technique est la possibilité de mesurer les accélérations, tandis que l'accélérateur de compensation fonctionne en mode auto-oscillant, avec anatamisme et avec une bande passante étendue et une vitesse considérable. 3 il.

L'invention concerne des moyens de mesurer des accélérations linéaires. Entité: l'accéléromètre contient un boîtier (1), qui contient un élément sensible à la plaque pendule (2), suspension élastique par laquelle la MCE est associée au boîtier (1); Capteur magnétoélectrique (3) de couple de couple, capteur photovoltaïque (6) de l'angle de mouvement, amplificateur de compensation (10). La suspension élastique comprend deux vergetures métalliques (7) disposées coaxialement (7) avec une section transversale rectangulaire, fixée dans MCE (2) et dans le boîtier (1) et des dispositifs (8) de vergetures (7). Les vergetures métalliques (7) sont des courants vers les conclusions des bobines (5) du capteur magnétoélectrique (3) du moment. Dans le même temps, les deux vergetures (7) sont établies de sorte que leur grand côté de la section transversale soit parallèle à l'axe longitudinal des bobines du capteur magnétoélectrique (3) du moment. Résultat technique: augmentation de la plage de mesure dynamique, assurant la petite taille et la haute stabilité du déplacement du zéro de l'appareil, garantissant une fiabilité dans des conditions d'influences mécaniques. 3 Z.P. F-li, 6 ans.

L'invention concerne le domaine de la fabrication d'instruments, à savoir aux capteurs de seuils inertiaux, à l'enregistrement et à la mémorisation hors ligne (sans source d'alimentation) sur l'accélération des niveaux limites spécifiés. Le capteur d'accélération limite comprend un boîtier d'un corps inertiel installé, préchargé à l'élément élastique, installé avec la possibilité de transition d'une position stable à une autre en passant. L'élément élastique est fabriqué sous la forme d'une plaque flexible Sprite avec des ondulations de bord ayant une grégule négative sur le site de course de travail, tandis que le corps d'inertie de la forme sphérique est installé dans le trou central des ressorts de la plaque. Résultat technique: Améliorer la précision de la réponse du capteur sous l'action des accélérations agissant et à un angle à l'axe du capteur, y compris les impulsions d'impact d'une forme arbitraire et une augmentation de la stabilité dans les conditions de vibration. 2 il.

L'invention concerne le domaine de la fabrication d'instruments et peut être utilisé dans les indications de mesure des valeurs mécaniques du type de compensation. L'accéléromètre de compensation contenant un élément sensible, un capteur d'angle, dont la sortie est connecté à l'entrée de l'amplificateur, le capteur de couple, le retour négatif, un détecteur de phase de rétroaction intégrative négative, dont l'entrée est connectée à la sortie de la sortie du amplificateur. Des entrées supplémentaires du capteur d'angle et un détecteur de phase d'un retour d'intégration négative sont connectées à la sortie du générateur de tension de référence. La sortie du détecteur de phase de la rétroaction d'intégration négative est connectée à l'entrée de l'amplificateur d'intégration, dont les sorties sont connectées aux entrées d'une paire de générateurs synchronisés en attente via un élément de relais contrôlé et un convertisseur de niveau. Les sorties des générateurs synchrones à la cire sont connectées à l'entrée du multiplicateur binaire via le compteur binaire d'inversion connecté séquentiellement par des entrées d'informations, le convertisseur de code supplémentaire dans le système droit et le schéma de la collection et la sortie du multiplicateur binaire est connectée via Un filtre numérique avec l'une des entrées de l'interrupteur emblématique, dont l'autre entrée est connectée au compteur binaire d'inversion de sortie. La sortie de l'interrupteur emblématique est connectée à l'entrée du capteur des moments à travers l'additionneur. Le rendement du multiplicateur binaire est une solution discrète. Entrées supplémentaires d'une paire de générateurs synchrones en attente, un élément de relais contrôlé est connecté à la sortie du schéma de synchronisation. Les commentaires négatifs sont entrés dans une unité de contrôle d'erreur dynamique, dont l'entrée est connectée à la sortie du détecteur de phase de rétroaction négative via le filtre de lissage, et la sortie de l'unité de contrôle d'erreur dynamique est connectée à l'une des entrées de l'additionneur. via le convertisseur de tension. De plus, la sortie de l'élément de relais contrôlé est connectée à l'entrée d'un filtre analogique avec un rapport d'engrenage (où T est une constante de temps, S est l'opérateur de conversion LAMLACE) et la sortie du filtre analogique est une sortie de périphérique analogique. . Le résultat technique est une augmentation de la précision et de l'expansion de la bande passante. 3 il.

L'invention concerne des systèmes de navigation et peut être utilisé dans des dispositifs de mesure des valeurs mécaniques du type de compensation. Le résultat technique de l'invention est d'augmenter la précision de la mesure. L'accéléromètre contient un élément sensible, le capteur de couple inclus dans le retour négatif. L'accéléromètre a introduit deux rétroactions d'intégration négative, l'une de la sortie du capteur d'angle à l'une des entrées du capteur de couple simultanément à travers l'amplificateur de retour et le premier intégrateur, l'autre, l'intégration négative, est mise en œuvre à partir de la sortie de l'angle. Capteur à une autre entrée du capteur de moment en série Entrées à l'intérieur de l'intérieur d'un amplificateur, un filtre, un comparateur, un convertisseur de niveau, une paire de générateurs synchronisés en attente, un compteur binaire réversible, un schéma de comparaison, un deuxième intégrateur, une clé électronique, une clé électronique. Les entrées supplémentaires du comparateur sont connectées à la sortie du générateur de fréquence auxiliaire. L'entrée de clé électronique est connectée à la sortie du générateur de courant et l'entrée du schéma de comparaison est connectée à la sortie du générateur de fréquence auxiliaire via le compteur binaire de la Sommation et la sortie du compteur binaire d'inversion est un code de périphérique numérique. . 3 il.