СТРУЙНЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР С ЦИФРОВЫМ ВЫХОДОМ

Полезная модель относится к классу пневмоструйных измерителей ускорения, например летательных аппаратов.
Известен акселерометр, построенный на датчике ускорения с инерционным звеном, укрепленным на мембране многомембранного элемента сравнения (патент RU 2421733, 20.06.2011). Величина давления пропорциональная ускорению преобразуется в выходной частотный и цифровой сигнал. Недостатком такого измерения является влияние колебаний давления питания при измерении ускорения и большая погрешность измерения.
Известно устройство струйного акселерометра с цифровым выходом (RU 2286582, 27.10.2006), в котором инерционный датчик маятникового типа соединен с двумя аналогово-частотными преобразователями на базе струйных генераторов, выходная частота которых дифференциально изменяется при изменении длины каналов обратной связи.
Диапазон измерения ускорения ограничен невозможностью изменения в широких пределах длины каналов обратных связей генераторов.
Кроме того, недостатком этого известного устройства является большая погрешность и низкая чувствительность, которая обусловлена датчиком, основанном на струйном сравнении сигналов, отображаемых расходами потоков обратной связи.
Несмотря на то, что обработка сигнала происходит без подвижных частей (в струйной части), при этом значительно снижена надежность всего устройства наличием механического взаимного перемещения соединительных элементов в каналах обратной связи генераторов частоты. Кроме того, механическое перемещение трубки в трубке (кулисы) обратной связи генераторов создает возможность протечек в зазоре между ними и возникновения переменной величины трения.
Устройство по патенту RU 2286582 принято за прототип.
Техническим результатом является расширение диапазона измерения ускорения, повышение чувствительности, точности и надежности при независимости результатов измерения от давления питания.
Технический результат достигается тем, что предложенный струйный акселерометр с цифровым выходом, содержит источник пневматического давления и двухполярный датчик ускорения с инерционной массой, к которому подсоединены каналы обратной связи и каналы, соединяющие его выходы соответственно с двумя струйными генераторами, выходы которых соединены с цифровым струйным вычислителем, по полезной модели в качестве датчика ускорения применен трехмембранный элемент сравнения с четырьмя примембранными камерами, к средней мембране которого прикреплена инерционная масса, входы крайних примембранных камер соединены через дроссели с источником пневматического давления, а выходные сопла этих камер соединены соответственно с каналами переменного питания струйных генераторов и с каналами обратных связей перекрестно таким образом, что выход каждой крайней камеры соединен со средней камерой, примыкающей к мембране другой крайней камеры.
На рисунке представлена схема струйного акселерометра с цифровым выходом. Устройство содержит источник 1 пневматического давления, двуполярный датчик ускорения 2, выполненный на базе трехмембранного элемента сравнения, например П2ЭС-3 системы УСЭППА, имеющего две крайние примембранные камеры 3 с соплами 4, две средние примембранные камеры 5 и инерционную массу 6, прикрепленную к средней мембране, каналы обратных связей 7, струйные генераторы 8 и цифровой струйный вычислитель 9.
перем
перем
пит
Устройство работает следующим образом. При ускорении w (отмечено стрелкой) инерционная m масса 6 датчика 2 перемещается, изменяя зазоры относительно сопел 4, уменьшая их с одной стороны и увеличивая с другой. Соответственно изменяются давления на выходах сопел 4, поступающие в крайние камеры 3 от источника давления 1. Изменения в них давления происходит за счет изменения сопротивлений зазоров. Изменяемые таким образом на входах сопел 4 датчика 2 давления передаются в каналы обратных связей 7 и в каналы переменного питания Р струйных генераторов 8, реализованных, например, на струйном дискретном элементе СТ 41 системы ВОЛГА. Вслед за изменениями переменных давлений питания Р генераторов 8 изменяются в широких пределах выходные частоты генераторов 8  и  которые поступают как разность частот  в цифровой струйный вычислитель. Разность частот  отображает величину ускорения w и не зависит от отклонений давления питания Р источника 1.
Предложенное устройство обеспечивает надежность, расширенный диапазон измерения, повышенные чувствительность и точность измерения ускорения. Это достигается за счет применения мембранного датчика ускорения, выполняющего преобразование величины ускорения в давление путем сопоставления давлений, более точного и чувствительного, чем сопоставление расходов (в прототипе), а также за счет управления в широких пределах частотой генераторов изменением переменного давления питания. Отсутствие трущихся частей, возможность заклинивания механических соединений пневматических каналов, и отсутствие дополнительных протечек повышает надежность работы всего устройства.