Устройство для измерения ускорения

Полезная модель относится к области построения и разработок датчиков первичной информации для подвижных объектов. Устройство для измерения ускорения может быть использовано в системах автоматического управления летательных аппаратов с элементами искусственного интеллекта. Датчик содержит корпус 1 с внутренним гермообъемом, инерционное тело 2, помещенное в гермообъем, совмещенный датчик моментов и датчик перемещений 3, коммутатор 4, источник питания 5, преобразователь сигнала с датчика перемещений 6, устройство накопления импульсов 7, блок управления 8, генератор временных интервалов 9.

Предполагаемая полезная модель относится к области построения и разработок датчиков первичной информации для подвижных объектов, может быть использовано в системах автоматического управления летательных аппаратов с элементами искусственного интеллекта.

Известно устройство для измерения ускорения, содержащее корпус, инерционное тело, пружины, датчик перемещений. Инерционное тело подвешено к корпусу с помощью двух пружин и может перемещаться только вдоль оси чувствительности. Линейному перемещению массы относительно корпуса противодействуют пружины. При отсутствии внешних сил инерционное тело под действием пружин устанавливается в нулевое положение. Для преобразования смещения инерционного тела в электроический выходной сигнал в устройстве для измерения ускорения предусматривается датчик перемещений (см. Назаров Б.И., Черников С.А., Хлебников Г.А., Верхов Г.И. Командно-измерительные приборы. М., МО СССР. 1987 г. - 639 с.). Недостаток известного устройства заключается в низкой точности измерений, обусловленной влиянием нестабильностью характеристик пружины.

Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является устройство для измерения ускорения баллистического типа, содержащее корпус с гермообъемом, инерционное тело помещенное в цилиндрический корпус, лазерный преобразователь перемещений, устройство накопления импульсов, блок управления (см. Огородова Л.В., Юзефович А.П. Гравиметрия. - М.: Недра, 1980 г. - 320 с.). В данном устройстве для измерения ускорения эталоном длины является длина волны излучения лазера. Во время падения инерционного тела регистрируется непрерывное периодическое изменение интенсивности света.

При перемещении инерционного тела по ходу светового луча на отрезок равный половине длины световой волны, в фокальной плоскости происходит смена одной интерференционной полосы. Расстояние, пройденное инерционным телом, определяется прямым подсчетом числа интерференционных полос, прошедших в поле интерференции за время движения. Лазерный преобразователь перемещений формирует результат измерений в цифровой форме.

Однако, известное устройство обладает большими габаритно-массовыми характеристиками ввиду того, что в аналоге в целях повышения точности мерная база, и соответствующие размеры корпуса, увеличены до 1 метра.

Цель полезной модели - уменьшение габаритно-массовых характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения ускорения, содержащем корпус с внутренним гермообъемом, инерционное тело, помещенное в гермообъем, блок управления, источник питания, преобразователь сигнала с датчика перемещений, устройство накопления импульсов, генератор временных интервалов, корпус с внутренним гермообъемом, выполненный в виде тороида, инерционное тело выполнено сферическим, устройство накопления импульсов выполнено в виде нейровычислителя, кроме того в устройство дополнительно введены коммутатор, соединенный с источником питания, с выходом блока управления, со входом преобразователя сигнала с датчиков перемещений, причем датчики перемещений - датчики моментов выполнены в виде витков, охватывающих гермообъем.

Предполагаемое устройство изобретения на фиг.1, где обозначены:

1 - корпус с внутренним гермообъемом, выполненный в виде тороида;

2 - сферическое инерционное тело;

3.1; 3.2; 3.3; 3.4 - датчики моментов - датчики перемещений, выполненные в виде витков охватывающих гермообъем;

4 - коммутатор;

5 - источник питания (ИП);

6 - преобразователь сигнала с датчиков перемещений (ПС с ДП);

7 - устройство накопления импульсов, выполненное в виде нейровычислителя;

8 - блок управления (БУ);

9 - генератор временных интервалов (ГВИ).

Сферическое инерционное тело 2 помещено внутри корпуса 1. В свою очередь тороидальный корпус 1 охватывают датчики моментов - датчики перемещений 3.1; 3.2; 3.3; 3.4, выполненные в виде витков. Причем датчики 3.1; 3.2; 3.3; 3.4 через коммутатор 4 подключены к входу преобразователя сигнала с датчиков перемещений 6, к источнику питания 5 и к выходу блока управления 8. Выход преобразователя сигнала с датчиков перемещений 6 подключен к входу устройства накопления импульсов 7, выполненного в виде нейровычислителя. Выходы блока управления 8 соединены со входом устройства накопления импульсов 7 и источником питания 5. Выход генератора временных интервалов 9 подключен к входу устройства накопления импульсов 7.

Устройство для измерения ускорения работает следующим образом. В исходном состоянии инерционное тело 2 под действием сил инерции находится в положении, совпадающем с направлением вектора измеряемого ускорения. Для начала работы подается импульс тока на один из датчиков моментов 3.1, затем поочередно импульс подается на другие датчики моментов 3.2; 3.3; 3.4, вследствие чего инерционное тело 2 перемещается внутри тороидального корпуса 1 по круговой траектории. В дальнейшем импульс тока, периодически подается на один из датчиков моментов 3.1; 3.2; 3.3; 3.4 для компенсации потерь на трение при движении инерционного тела 2.

На время измерения ускорения импульс тока на датчики моментов 3.1; 3.2; 3.3; 3.4 не подается. Для оценки ускорения снимается информация о перемещениях инерционного тела 2, для чего датчики перемещений 3.1; 3.2; 3.3; 3.4 подключаются поочередно к преобразователю сигнала с датчиков перемещений 6 через коммутатор 4. При прохождении

инерционным телом 2 датчиков перемещений 3.1; 3.2; 3.3; 3.4 поочередно информация с выхода преобразователя сигнала с датчиков перемещений 6 подается на устройство накопления импульсов 7. Одновременно производится измерение временных интервалов между моментами появления импульсов с датчиков перемещений 3.1; 3.2; 3.3; 3.4. При прохождении круговой траектории периодически подается импульс тока для компенсации потерь, возникающих при движении инерционного тела 2. Измерение ускорения производится периодически в течение интервалов, когда импульс тока на датчики моментов 3.1; 3.2; 3.3; 3.4 не подается. Тактирует работу всего устройства генератор временных интервалов 9.

При реализации предлагаемого устройства будет достигнуто уменьшение габаритно-массовых характеристик более чем в 10 раз, в связи с тем, что в известном устройстве мерная база составляет 1 м, для ее реализации выбираются соответствующие размеры корпуса. В предлагаемом устройстве диаметр корпуса, выполненного в виде тороида, выбирается в пределах (1-2) см, а длина мерной базы достигается за счет многократного прохождения сферическим инерционным телом круговой траектории тороидального корпуса.

Устройство для измерения ускорения, содержащее корпус с внутренним гермообъемом, инерционное тело, помещенное в гермообъем, блок управления, источник питания, преобразователь сигнала с датчика перемещений, устройство накопления импульсов, генератор временных интервалов, отличающееся тем, что корпус с внутренним гермообъемом, выполненным в виде тороида, инерционное тело выполнено сферическим, устройство накопления импульсов выполнено в виде нейровычислителя, кроме того, в устройство дополнительно введены коммутатор, соединенный с источником питания, с выходом блока управления, со входом преобразователя сигнала с датчиков перемещений, причем датчики перемещений - датчики моментов выполнены в виде витков, охватывающих гермообъем.