20.02.2015
216.013.2813

АКСЕЛЕРОМЕТР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к устройствам для измерения ускорений и может быть использовано в системах стабилизации и навигации. Сущность: устройство содержит чувствительный элемент (1), датчик положения (2), выход которого соединен с входом усилителя (4) со стабильным коэффициентом усиления, магнитоэлектрический силовой преобразователь (15), включенный в отрицательную обратную связь. При этом в него введены аналоговая, интегрирующая и дискретная отрицательные обратные связи. Аналоговая отрицательная обратная связь реализована с выхода датчика (2) положения на один из входов магнитоэлектрического силового преобразователя (15) через последовательно соединенные по информационным входам усилитель (4) переменного тока, первый логический элемент (5), схему (8) исключающее ИЛИ, фильтр (9), первый преобразователь (10) напряжение-ток и сумматор (11). Интегрирующая отрицательная обратная связь реализована с выхода схемы (8) исключающее ИЛИ на вход магнитоэлектрического силового преобразователя (15) через последовательно соединенные по информационным входам первый интегратор (12), второй преобразователь (13) напряжение-ток и сумматор (11). Дискретная отрицательная обратная связь введена с выхода схемы (8) исключающее ИЛИ на вход магнитоэлектрического силового преобразователя (15) через последовательно соединенные по информационным входам триггер (14) и сумматор (11). Кроме того, генератор (3) опорного напряжения соединен как с датчиком (2) положения, так и с фазовым сдвигателем (6). Выход фазового сдвигателя (6) соединен с одним из входов схемы (8) исключающее ИЛИ через второй логический элемент (7). Один из выходов триггера (14) соединен с входом реверсивного двоичного счетчика (16), выход которого является дискретным выходом акселерометра. Технический результат: расширение полосы пропускания и увеличение точности измерения ускорений. 6 ил.
Основные результаты: Акселерометр, содержащий чувствительный элемент, датчик положения, выход которого соединен с входом усилителя со стабильным коэффициентом усиления, магнитоэлектрический силовой преобразователь, включенный в отрицательную обратную связь, отличающийся тем, что в него введены аналоговая, интегрирующая и дискретная отрицательные обратные связи, аналоговая отрицательная обратная связь реализована с выхода датчика положения на один из входов магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам усилитель переменного тока, который выполнен со стабильным коэффициентом усиления, первый логический элемент, схему исключающее ИЛИ, фильтр (где К, и T - коэффициент передачи и постоянная времени, s - оператор преобразования Лапласа), первый преобразователь напряжение-ток и сумматор, интегрирующая отрицательная обратная связь реализована с выхода схемы исключающее ИЛИ на вход магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам интегратор , (где K - коэффициент передачи), второй преобразователь напряжение-ток и сумматор, а дискретная отрицательная обратная связь введена с выхода схемы исключающее "или" на вход магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам триггер и сумматор, кроме того, генератор опорного напряжения соединен как с датчиком положения, так и с фазовым сдвигателем, выход которого соединен с одним из входов схемы исключающее ИЛИ через второй логический элемент, а один из выходов триггера соединен с входом реверсивного двоичного счетчика, выход которого является дискретным выходом акселерометра.
Реферат Свернуть Развернуть

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.

Известно устройство для измерения ускорений (патент RU №2210781 C2, кл. 7 G01P 15/13, опубл. 20.08.2003 г.), содержащее чувствительный элемент акселерометра, датчик положения, усилитель, магнитоэлектрический силовой преобразователь, компенсационную катушку, которая подключена к выходу усилителя, причем к компенсационной катушке подключена цепь из последовательно соединенных первого и второго резисторов, а первый резистор зашунтирован конденсатором. К точке соединения компенсационной катушки с цепью из последовательно соединенных первого и второго резисторов подключено интегро-дифференцирующее звено с передаточной функцией (T1, T2 - соответственно постоянные времени T2>T1).

Недостатком такого компенсационного акселерометра является динамическая погрешность, обусловленная включением параллельно одному из резисторов конденсатора, что равносильно введению в акселерометр апериодического звена.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения ускорений (патент RU №2400761 C1, G01P 15/13, опубл. 27.09.2010 г., бюл. №27), содержащее чувствительный элемент, датчик положения, выход которого соединен с входом усилителя переменного тока, магнитоэлектрический силовой преобразователь, включенный в отрицательную обратную связь с выхода датчика положения, отличающееся тем, что в образованную отрицательную обратную связь с выхода датчика положения на один из входов магнитоэлектрического силового преобразователя введены последовательно соединенные по информационным входам усилитель переменного тока, который выполнен со стабильным коэффициентом усиления, первый логический элемент, схему исключающее ИЛИ, прецизионный релейный элемент, сглаживающий фильтр, широкополосный фильтр второго порядка (где T1, ς1, ς2 - постоянная времени фильтра, относительные коэффициенты демпфирования, s - оператор преобразования Лапласа, причем ς21) и первый преобразователь напряжение-ток, в устройство также введен интегратор, вход которого соединен с одним из выходов схемы исключающее ИЛИ, и второй преобразователь напряжение-ток, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с входом магнитоэлектрического силового преобразователя, в устройстве генератор опорного напряжения соединен как с датчиком положения, так и со схемой исключающее ИЛИ через второй логический элемент, и выход со сглаживающего фильтра является аналоговым выходом устройства для измерения ускорений.

Недостатком устройства для измерения ускорений является малая полоса пропускания и невысокая точность, которая ограничена коэффициентом усиления по разомкнутому контуру.

Задачей настоящего изобретения является расширение полосы пропускания устройства для измерения ускорений и повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в акселерометр, содержащий чувствительный элемент, датчик положения, выход которого соединен с входом усилителя со стабильным коэффициентом усиления, магнитоэлектрический силовой преобразователь, включенный в отрицательную обратную связь, введены аналоговая, интегрирующая и дискретная отрицательные обратные связи, аналоговая отрицательная обратная связь реализована с выхода датчика положения на один из входов магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам усилитель переменного тока, который выполнен со стабильным коэффициентом усиления, первый логический элемент, схему исключающее ИЛИ, фильтр (где K1 и T1 коэффициент передачи и постоянная времени s - оператор преобразования Лапласа), первый преобразователь напряжение-ток и сумматор, интегрирующая отрицательная обратная связь реализована с выхода схемы исключающее ИЛИ, на вход магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам интегратор , (где K2 - коэффициент передачи), второй преобразователь напряжение-ток и сумматор, а дискретная отрицательная обратная связь введена с выхода схемы исключающее ИЛИ на вход магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам триггер и сумматор, кроме того, генератор опорного напряжения соединен как с датчиком положения, так и с фазовым сдвигателем, выход которого соединен с одним из входов схемы исключающее ИЛИ через второй логический элемент, а один из выходов триггера соединен с входом реверсивного двоичного счетчика, выход которого является дискретным выходом акселерометра.

Введение в акселерометр аналоговой, интегрирующей и дискретной отрицательных обратных связей, одна из которых содержит фильтр с передаточной функцией (где K1 и T1 коэффициент передачи и постоянная времени), а другая - интегрирующее звено с передаточной функцией (где K2 - коэффициент передачи), позволяет обеспечить устойчивость, а дискретная отрицательная обратная связь, содержащая триггер, позволяет реализовать значительный коэффициент передачи по разомкнутому контуру, быстродействие, расширить полосу пропускания, повысить точность измерения и обеспечить астатизм по отклонению.

На фиг.1 изображена функциональная схема акселерометра измерения ускорений; на фиг.2 - схема моделирования акселерометра; на фиг 3 и фиг.4 представлены переходные процессы в дискретной отрицательной обратной связи, на фиг.5 и фиг.6 - переходный процесс и частотные характеристики в аналоговой части устройства для измерения ускорений.

Акселерометр содержит чувствительный элемент 1, угловое положение которого фиксирует датчик положения 2, обмотка возбуждения которого соединена с генератором опорного напряжения 3. Выходная обмотка датчика положения 2 соединена с усилителем со стабильным коэффициентом усиления 4, выход которого соединен с входом первого логического элемента 5. Выход генератора опорного напряжения 3 соединен с входом фазового сдвигателя 6. Выход фазового сдвигателя 6 соединен с входом второго логического элемента 7. Выходы первого логического элемента 5 и второго логического элемента 7 соединены с входами схемы исключающее ИЛИ 8. Один из выходов схемы исключающее ИЛИ 8 соединен с входом фильтра 9, выход которого соединен с входом первого преобразователя напряжение-ток 10, и выход первого преобразователя напряжение-ток 10 соединен с входом сумматора 11. Один из выходов схемы исключающее ИЛИ 8 соединен также с одним из входов сумматора 11 через интегратор 12 и второй преобразователь напряжение-ток 13. Другой из выходов схемы исключающее ИЛИ 8 соединен с одним из входов сумматора 11 через триггер 14. Выход сумматора 11 соединен с входом магнитоэлектрического силового преобразователя 15. Выход триггера 14 соединен с входом реверсивного двоичного счетчика 16.

Внутреннее содержание генератора опорного напряжения, фазового сдвигателя, логических элементов, схемы исключающее ИЛИ, усилителя, фильтра, триггера, реверсивного двоичного счетчика, интегратора и преобразователя напряжение-ток приведены в книге: П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники. - М.: Мир, т. 1-3, 1993.

Работа акселерометра осуществляется следующим образом. Отклонение чувствительного элемента 1, под действием ускорения, фиксируется датчиком положения 2, обмотка возбуждения которого соединена с генератором опорного напряжения 3. Выходной сигнал с датчика положения 2 имеет фазу 0° либо 180° относительно несущей частоты. Выходной сигнал с датчика положения 2 усиливается усилителем переменного тока 4 со стабильным коэффициентом усиления. С выхода первого логического элемента 5 входной сигнал с усилителя 4 представляется в виде сигнала прямоугольной формы с частотой генератора опорного напряжения 3. Для выделения фазы отклонения чувствительного элемента 1 предусмотрен фазовый сдвигатель 6, введенный с выхода генератора опорного напряжения 3 на вход второго логического элемента 7. Выход второго логического элемента 7 соединен со схемой исключающее ИЛИ -8. На выходе второго логического элемента 7 будет сигнал аналогичный по форме сигналу с первого логического элемента 5. Выходные сигналы с 5 и 7, сдвинутые по фазе, поступают на входы схемы исключающее ИЛИ -8 (схема сложения по модулю "2"), осуществляющей операцию логического сложения. Если сигналы с логических элементов 5 и 7 имеют нулевой фазовый сдвиг, то на выходе схемы 8 имеем логический "0", если же сигналы с 5 и 7 имеют фазовый сдвиг, отличный от нуля, то на выходе 8 будет логическая "1". Форма выходного сигнала с 8 аналогична форме сигналов с логических элементов 5 и 7. Выходной сигнал, с выхода схемы исключающее ИЛИ -8, поступает на вход фильтра 9, с передаточной функцией (где K1 и T1 коэффициент передачи и постоянная времени, s - оператор преобразования Лапласа), включенного в одну из аналоговых отрицательных обратных связей. Фильтр 9 обеспечивает заданную форму переходного процесса в акселерометре. Сигнал с фильтра 9 через первый преобразователь напряжение-ток 10 поступает на один из входов сумматора 11, а затем на вход магнитоэлектрического силового преобразователя 15. Для обеспечения астатизма, по отклонению чувствительного элемента 1, в акселерометр введена интегрирующая отрицательная обратная связь с выхода схемы исключающее ИЛИ 8 на вход магнитоэлектрического силового преобразователя 15 через интегратор 12, второй преобразователь напряжение-ток 13 и сумматор 11. Для повышения быстродействия и реализации значительного коэффициента передачи по разомкнутому контуру в акселерометр введена дискретная отрицательная обратная связь с выхода схемы исключающее ИЛИ 8 на вход магнитоэлектрического силового преобразователя 15 через триггер 14 и сумматор 11. Магнитоэлектрический силовой преобразователь 15 развивает момент, который компенсирует угловое отклонение чувствительного элемента 1, вызванное действием ускорения.

Введение в акселерометр отрицательных обратных связей, содержащих фильтр, интегратор и триггер, позволило создать параметрическое устройство для измерения ускорений, в котором можно реализовать значительный коэффициент усиления по разомкнутому контуру, увеличить полосу пропускания без потери устойчивости, а также реализовать астатизм по отклонению.

Техническое решение предлагаемого устройства, было промоделировано с параметрами указанными на фиг.2. Результаты моделирования приведены на фиг.3 и фиг.4 при входном воздействии 1(t) разного знака. На фиг.5 и 6 представлены переходный процесс и частотные характеристики аналоговой части устройства. Из анализа переходных процессов и частных характеристик следует, что в предлагаемом устройстве, за счет введения трех отрицательных обратных связей, содержащих фильтр, интегратор и триггер можно реализовать значительный коэффициент передачи по разомкнутому контуру, повысить точность измерения, расширить полосу пропускания и обеспечить устойчивость.

Акселерометр, содержащий чувствительный элемент, датчик положения, выход которого соединен с входом усилителя со стабильным коэффициентом усиления, магнитоэлектрический силовой преобразователь, включенный в отрицательную обратную связь, отличающийся тем, что в него введены аналоговая, интегрирующая и дискретная отрицательные обратные связи, аналоговая отрицательная обратная связь реализована с выхода датчика положения на один из входов магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам усилитель переменного тока, который выполнен со стабильным коэффициентом усиления, первый логический элемент, схему исключающее ИЛИ, фильтр (где К, и T - коэффициент передачи и постоянная времени, s - оператор преобразования Лапласа), первый преобразователь напряжение-ток и сумматор, интегрирующая отрицательная обратная связь реализована с выхода схемы исключающее ИЛИ на вход магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам интегратор , (где K - коэффициент передачи), второй преобразователь напряжение-ток и сумматор, а дискретная отрицательная обратная связь введена с выхода схемы исключающее "или" на вход магнитоэлектрического силового преобразователя через последовательно соединенные по информационным входам триггер и сумматор, кроме того, генератор опорного напряжения соединен как с датчиком положения, так и с фазовым сдвигателем, выход которого соединен с одним из входов схемы исключающее ИЛИ через второй логический элемент, а один из выходов триггера соединен с входом реверсивного двоичного счетчика, выход которого является дискретным выходом акселерометра.
АКСЕЛЕРОМЕТР
АКСЕЛЕРОМЕТР
АКСЕЛЕРОМЕТР
АКСЕЛЕРОМЕТР
АКСЕЛЕРОМЕТР
АКСЕЛЕРОМЕТР
АКСЕЛЕРОМЕТР
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 51.
27.03.2013
№216.012.3181

Компенсационный акселерометр

Изобретение предназначено для использования в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации и может найти применение в приборах измерения механических величин компенсационного типа. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик угла, интегрирующий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478211
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3182

Компенсационный акселерометр

Изобретение предназначено для использования в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик угла, выход которого соединен с входом полосового фильтра, отрицательную обратную связь, реализованную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478212
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.05.2013
№216.012.3e95

Акселерометр

Изобретение предназначено для использования в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации. Акселерометр, содержащий чувствительный элемент, датчик угла, выход которого соединен с одним из входов генератора несущей частоты, отрицательную обратную связь, реализованную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481588
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.06.2013
№216.012.517b

Способ увеличения дальности полета артиллерийского снаряда и устройство для его реализации

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к устройству и способу увеличения дальности полета артиллерийских снарядов. Способ увеличения дальности полета заключается в том, что после вылета снаряда из канала ствола производится забор части набегающего потока воздуха, который используется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486452
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.11.2013
№216.012.7f96

Способ повышения помехоустойчивости интегрированной системы ориентации и навигации

Изобретение относится к области космической радионавигации и может быть использовано для повышения помехоустойчивости интегрированной системы ориентации и навигации (ИСОН) объекта. Достигаемым техническим результатом изобретения является отбраковка сигналов от различных источников помех, идущих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498335
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.12.2013
№216.012.8e07

Управляемый реактивный снаряд

Изобретение относится к области военной техники, в частности к управляемым реактивным снарядам. Управляемый реактивный снаряд включает управляющий и разгонный блоки. Управляющий блок выполнен в виде двух модулей: носового с органами управления реактивным снарядом и хвостового. Между собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502042
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.04.2014
№216.012.b9ee

Способ стрельбы управляемым артиллерийским снарядом

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к способам стрельбы управляемым артиллерийским снарядом. Способ стрельбы управляемым артиллерийским снарядом основан на включении на траектории реактивного двигателя только при стрельбе в диапазоне повышенных дальностей. Снаряд содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513326
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.bb41

Компенсационный акселерометр

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в приборах компенсационного типа с дискретным выходом в системах стабилизации, навигации и наведения. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик угла, усилитель, фазовый детектор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513665
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.bb43

Компенсационный акселерометр

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в приборах компенсационного типа с дискретным выходом в системах стабилизации, навигации и наведения. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик угла, усилитель, фазовый детектор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513667
Дата охранного документа: 20.04.2014
27.04.2014
№216.012.bd75

Синтетический композиционный шихтовой материал для производства высококачественной стали

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве металлошихты для выплавки стали в дуговых электропечах. Синтетический композиционный шихтовый материал содержит железоуглеродистый сплав, углеродосодержащее вещество и железосодержащий окисленный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514241
Дата охранного документа: 27.04.2014
Показаны записи 1-10 из 98.
27.01.2013
№216.012.1f28

Вяжущее

Изобретение относится к составу вяжущего и может найти применение в промышленности строительных материалов для изготовления бетонов. Технический результат - увеличение прочности на сжатие в возрасте 28 суток, снижение себестоимости вяжущего. Вяжущее, включающее портландцемент, молотый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473477
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.03.2013
№216.012.3035

Устройство контроля параметров условий труда

Изобретение относится к приборостроению, в частности к области контроля параметров условий труда, и может быть использовано для контроля и управления уровнями факторов производственной среды. Технический результат - расширение функциональных возможностей контроля фактического уровня параметров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477876
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.03.2013
№216.012.3165

Способ трансформации в полете кормового отсека артиллерийского снаряда и устройство для его реализации

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к устройству и способу трансформации в полете кормового отсека артиллерийского снаряда. Способ заключается в аккумулировании газов заснарядного пространства в накопительной камере кормового отсека, удлинении кормового отсека снаряда, путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478183
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3168

Оптико-электронный маятниковый датчик уровня

Изобретение относится к устройствам для измерения отклонения объекта в вертикальной плоскости и может быть использовано для контроля и выправки положения железнодорожного полотна. Сущность: датчик уровня содержит маятник, излучатель света, ряд светоприемников, корпус. В эту схему введены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478186
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3181

Компенсационный акселерометр

Изобретение предназначено для использования в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации и может найти применение в приборах измерения механических величин компенсационного типа. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик угла, интегрирующий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478211
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3182

Компенсационный акселерометр

Изобретение предназначено для использования в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик угла, выход которого соединен с входом полосового фильтра, отрицательную обратную связь, реализованную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478212
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.326d

Способ изготовления роликов тяжелонагруженных приводных цепей

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении роликов приводных цепей, применяемых в металлургии, конвейерных устройствах и других высокоэнергетических передачах движения. Отрезанную от прутка заготовку после термообработки и смазывания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478452
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.32d2

Устройство для выгрузки кускового материала из бункера

Устройство содержит рабочий орган, расположенный под углом 60° к горизонтали и содержащий ступени, форсунки и шторы с регулируемой щелью. Ступени рабочего органа выполнены в виде плиты и подвижных ступеней. Плита закреплена к торцевой и вертикальным стенкам с внутренней стороны бункера....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478553
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.360c

Способ обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке круговых и арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес. Способ включает обработку с периодической радиальной подачей после каждого из 2-4 рабочих циклов и без радиальной подачи в течение 1-2 циклов выхаживания. Обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479389
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3702

Фурма для донной продувки металла газами в ковше и способ ее изготовления

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали и сплавов в ковшах. Фурма содержит металлическую конусную гильзу с дном и газоподводящей трубкой, заполненную огнеупорной массой, в которой выполнены продольные сквозные щелевые каналы и расположен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479635
Дата охранного документа: 20.04.2013