устройство для измерения перемещений объекта

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА, содержащее акселерометр с нормирующим преобразователем, подключенным к интегратору, и вычислитель, отличающееся тем, что оно снабжено компаратором и последовательно соединенными синхронным выпрямителем, преобразователем напряжения в частоту, реверсивным счетчиком, регистром и интерфейсом, соединенным с вычислителем, при этом выход интегратора подключен к входам синхронного выпрямителя и компаратора, выход которого соединен с управляющими входами синхронного выпрямителя и реверсивного счетчика, а соответствующие выходы интерфейса подключены к входу разрешения записи регистра и входу обнуления реверсивного счетчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения траектории движения транспортных средств и знакопеременных перемещений объектов.

Известен измеритель уровня, содержащий последовательно соединенный акселерометр и два интегратора, причем оба интегратора имеют цепи коррекции, каждая из которых содержит последовательно включенные схему фазовой коррекции, дополнительный интегратор и схему выборки и запоминания. Цепи коррекции образуют цепи обратной связи интеграторов, входы каждой из двух цепей подключены к выходам соответствующих интеграторов, а их выходы - к входам этих интеграторов.

Однако данное устройство обладает низкой точностью измерения из-за накопления большой погрешности в результате двойного аналогового интегрирования, а также ограниченным диапазоном рабочих частот из-за влияния цепей коррекции интеграторов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее последовательно включенные акселерометр, нормирующий преобразователь, два интегратора. К выходу нормирующего преобразователя подключен триггер Шмитта, выход которого подключен к входу интегратора и управляющему входу ключа, замыкающего конденсатор в цепи обратной связи первого интегратора, а выход инвертора соединен с управляющим входом второго ключа, замыкающего конденсатор в цепи обратной связи второго интегратора.

Недостатком устройства является низкая точность измерения из-за накапливающейся погрешности двойного аналогового интегрирования, а также ограниченная область применения, так как устройство не позволяет измерять знакопеременные перемещения.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения перемещений объекта, содержащее акселерометр с нормирующим преобразователем, подключенным к интегратору, введены компаратор и последовательно соединенные синхронный выпрямитель, преобразователь напряжения в частоту, реверсивный счетчик, регистр, интерфейс и вычислитель. При этом выход интегратора подключен к входам синхронного выпрямителя и компаратора, выход которого соединен с управляющими входами синхронного выпрямителя и реверсивного счетчика, а соответствующие выходы интерфейса подключены к входу разрешения записи регистра и входу обнуления реверсивного счетчика.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство для измерения перемещений объекта содержит последовательно соединенные акселерометр 1 с нормирующим преобразователем 2, интегратор 3, синхронный выпрямитель 4, преобразователь 5 напряжения в частоту, реверсивный счетчик 6, регистр 7, интерфейс 8 и вычислитель 9, а также компаратор 10. При этом выход интегратора 3 подключен к входу компаратора 10, выход которого соединен с управляющими входами синхронного выпрямителя 4 и реверсивного счетчика 6, а соответствующие выходы интерфейса 8 подключены к входу разрешения записи регистра 7 и входу обнуления реверсивного счетчика.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении объекта на акселерометре 1 появляется сигнал ускорения, поступающий на нормирующий преобразователь 2, где он усиливается и подается на интеграторе 3. Выходное напряжение интегратора пропорционально скорости перемещения объекта. Оно поступает одновременно на входы компаратора 10 и синхронного выпрямителя 4. Компаратор служит для определения знака напряжения и скорости перемещения объекта. Он формирует логические уровни, управляющие работой синхронного выпрямителя 4 и реверсивного счетчика 6. На выходе синхронного выпрямителя 4 формируется знакопостоянное напряжение, которое поступает на преобразователь 5 напряжения в частоту.

Таким образом, частота импульсов на выходе преобразователя 5 пропорциональна абсолютной величине скорости перемещения объекта, а логический уровень на выходе компаратора 10 определяет знак скорости. Импульсы с преобразователя 5 поступают на счетный вход счетчика 6, а на вход управления - логические уровни, соответствующие знаку счета. Количество импульсов, посчитанных счетчиком, соответствует приращению перемещению объекта за заданный интервал времени, представленному в дополнительном двоичном коде, причем старший разряд будет знаковым.

По команде с вычислителя 9 происходит перезапись этого кода в регистр 7, установка счетчика 6 в исходное состояние и передача кода через интерфейс 8 в вычислитель 9. Вычислитель осуществляет суммирование приращений перемещений с учетом знака и высокочастотную фильтрацию для исключения постоянной составляющей.