УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована при построении интеллектуальных датчиков первичной информации в системах управления летательных аппаратов.
Известно устройство для измерения параметров линейного движения, содержащие корпус, инерционное тело, имеющее упругую связь с корпусом, датчик угла, соединенный с усилителем и реле, датчик моментов, соединенный с усилителем через контакты реле, ключ коммутации тока в цепи управления состоянием датчика усилий (В.П.Селезнев. Навигационные устройства. М.: 1989). Определение ускорения осуществляется путем измерения длительности интервала движения инерционного тела от момента срабатывания реле при касании инерционным телом граничной поверхности.
Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная разбросом начальных условий отпускания инерционного тела.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является устройство, реализующее способ имитации измерений (Журнал «Измерительная техника» - №12-2001 г. - С. 21-23) содержащее корпус, чувствительный элемент в виде инерционного тела, имеющего упругую связь с корпусом, емкостные датчики перемещения инерционного тела, первое, второе и третье устройство умножения, датчик усилий для формирования управляющего момента для изменения положения инерционного тела и сумматор, подключенный к выходам устройств умножения.
Недостатком прототипа является низкая точность измерений, обусловленная влиянием помех разного происхождения.
Цель полезной модели: повышение точности измерений ускорения.
Поставленная цель достигается тем, что в состав известного устройства, содержащего корпус, чувствительный элемент в виде инерционного тела, имеющего упругую связь с корпусом, датчик усилий для формирования управляющего
момента для изменения положения инерционного тела, первое, второе и третье устройство умножения, сумматор, дополнительно введены преобразователь перемещения в напряжение с шестью выводами, с четвертого по девятый устройства умножения, причем вход первого устройства умножения подключен к первому выходу преобразователя перемещений, а выход первого устройства умножения - к первому входу сумматора, входы второго и четвертого устройств умножения подключены ко второму выходу преобразователя перемещений, а выход четвертого устройства умножения подключен ко второму входу сумматора, а выход второго устройства умножения к третьему входу сумматора, входы третьего, пятого и седьмого устройств умножения подключены к третьему выходу преобразователя перемещений, выход пятого устройства умножения подключен к пятому входу сумматора, выход третьего устройства умножения подключен к пятому входу сумматора, выход седьмого устройства умножения подключен к шестому входу сумматора, входы шестого и восьмого устройств умножения подключены к четвертому выходу преобразователя перемещений, выход шестого устройства умножения подключен к седьмому входу сумматора, шестой вход преобразователя перемещений подключен ко входу датчика усилий, связанного с инерционным телом.
Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.1.
Устройство содержит:
1 - корпус;
2 - инерционное тело;
3 - преобразователь перемещения в напряжение, с шестью выводами (на схеме выводы обозначены номерами 3.1-3.6);
4 - датчик усилий;
5, 6, 7 - первое, второе и третье устройства умножения на постоянный коэффициент К1, K2, К3 соответственно;
8, 9, 10 - четвертое, пятое и шестое устройство умножения на коэффициенты К1, К2, К3;
11, 12, 13 - седьмое, восьмое и девятое устройство умножения на коэффициенты К1, К2, К3;
14 - сумматор с девятью входами (на схеме входы обозначены под номерами 14.1-14.9).
Вход первого устройства 5 умножения на постоянный коэффициент К1 подключен к первому выходу преобразователя 3 перемещений, а выход первого устройства умножения 5 на постоянный коэффициент К1 к первому входу сумматора 14, входы второго 6 и четвертого 8 устройств умножения на постоянные коэффициенты К2 и К1 соответственно подключены ко второму входу преобразователя перемещений 3, а выход четвертого устройства 8 умножения на постоянный коэффициент К1 подключен ко второму входу сумматора 14, а выход второго устройства 6 умножения на постоянный коэффициент К2 к третьему входу сумматора 14, входы третьего 7, пятого 9 и седьмого 11 устройств умножения на постоянный коэффициент К2 подключены к четвертому входу сумматора 14, выход третьего устройства 7 умножения на постоянный коэффициент К3 подключен к пятому входу сумматора 14, выход седьмого устройства 11 умножения на постоянный коэффициент К1 подключен к шестому входу сумматора 14, входы шестого 10 и восьмого 12 устройства умножения на постоянные коэффициенты К3 и К2 соответственно подключены к четвертому входу преобразователя перемещений 3, выход шестого 10 устройства умножения на постоянный коэффициент К3 подключен к седьмому входу сумматора 14, выход восьмого 12 устройства умножения на постоянный коэффициент К2 подключен к восьмому входу сумматора 14, вход девятого 13 устройства умножения на постоянный коэффициент К3 к девятому входу сумматора 14, шестой вход преобразователя перемещений 3 подключен ко входу датчика усилий 4, связанного с инерционным телом 2.
В соответствии с функциональной схемой работа устройства происходит следующим образом.
При включении устройства датчиком усилий 4 инерционному телу 2 сообщается момент, в следствии чего сигнал на выходе преобразователя перемещений
0
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
3 формируется на нулевой отметке U≈0. После включения датчика усилий 4, инерционное тело 2 движется под действием сил инерции. На выходе преобразователя перемещений 3 формируется значения напряжений U, U, U, U, U, через равные промежутки времени в моменты времени t, t, t, t, t соответственно.
1
Момент t начало отсчета выбирается случайным образом.
5
0
В момент времени t включается датчик усилий 4, инерционное тело 2 возвращается к исходному уровню U. На этапе возврата в исходное состояние, измерений не производится.
В соответствие с функциональной схемой в предполагаемом устройстве оценка измеряемого параметра (ускорения) производится в соответствии с алгоритмом:
1
1
1. Напряжение U с 1 выхода преобразователя перемещений 3 умножается на коэффициент К1 и результат умножения UК1 подается на 1 вход сумматора 14.
2
2
2
2. Напряжение U со 2 выхода преобразователя перемещений 3 умножается на коэффициент К2 и параллельно умножается на коэффициент К1 и результаты умножения UК2 и UK1 подаются на 3 и 2 входы сумматора 14 соответственно.
3
3
3
3
3. Напряжение U с 3 выхода преобразователя перемещений 3 умножается на коэффициент К2, параллельно умножается на коэффициент К3 и параллельно умножается на коэффициент К1 и результаты умножения UK2, UK3, UK1 подаются на 4, 5 и 6 входы сумматора 14 соответственно.
4
4
4
4. Напряжение U c 4 выхода преобразователя перемещений 3 умножается на коэффициент К3 и параллельно умножается на коэффициент К2 и результаты умножения UК3 и UК2 подаются на 7 и 8 входы сумматора 14 соответственно.
5
5
5. Напряжение U с 5 выхода преобразователя перемещений 3 умножается на коэффициент К3 и результаты умножения UК3 подается на 9 вход сумматора 14.
5
Σ
6. В момент времени t (окончание цикла измерения) на выходе сумматора 14 оценка измеряемого параметра W будет представлена в виде суммы:
Σ=
1
2
2
3
3
3
4
4
5
1
2
3
4
5
WUK1+UK1+UK2+UK2+UK3+UK1+UK1+UK2+UK3=UK1+U(K1+K2)+U(K1+K2+K3)+U(K1+K2)+UK3
1
2
3
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Где К, K, К - постоянные коэффициенты, U, U, U, U, U - значения выходного параметра преобразователя перемещений 3 в моменты времени t, t, t, t, t соответственно.
В известном устройстве (прототипе) оценка измеряемого параметра (ускорения) производится в соответствие с алгоритмом:
Σ
1
2
3
*
W =UK1+UK2+UK3
В связи с тем, что К1=1, К2=-2, К3=1 (В.Н.Умников «Импульсно-инерциальные приборы». 1984) то воздействие помехи по одному из каналов не приведет к погрешности оценки измеряемого параметра.
3
3
3
В предполагаемом устройстве оценка измеряемого параметра инвариантна к значению U, так как при значениях коэффициентов K1=1, K2=-2, K3=1 выражение U(К1+К2+К3)=U(1-2+1)=0
Следовательно, воздействие помехи по этому каналу не приведет к погрешности оценки измеряемого параметра.
п
Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается инвариантность оценки измеряемого параметра к одному из значений измеряемого сигнал. При увеличении массива первичной информации U, последовательное применение предлагаемого устройства позволит повысить точность оценки измеряемого параметра в условиях воздействия помех.