Описание датчика линейных ускорений

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра 303

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой 303

_______________Осипов В.Г.

«____»__________200__ г.

Лабораторная работа № 20

«Исследование преобразователей “ток-частота” цифровых измерительных приборов летательных аппаратов».

По дисциплине: «Основы проектирования приборов и систем».

Специальность 200103 Авиационные приборы и измерительно-

вычислительные комплексы.

Обсуждено на заседании кафедры «___»________________200__г.

Протокол № ____

МАИ 200 __г.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

1)Назначение преобразователя “ток-частота”………….………………2

2)Цель работы………………………………………………………….…….2

3)Теоретическая часть:

3.1 Описание датчика линейных ускорений…………………………2

3.2 Методы преобразования напряжения или тока в частоту……5

3.3 Принцип действия преобразователя “ток-частота” с импульсной обратной ……………………………………………………….7

связью.

4)Экспериментальная часть:

4.1 Содержание задания ……………………………………………….9

4.2 Описание установки……………………………………….…...……9

4.3 Методика проведения эксперимента……………………...….11

4.4 Расчетная часть………………………………………………….…12

5)Требования, предъявляемые к отсчету………………………………12

6)Литература ……………………………………………………….….……12

1 НАЗНАЧЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ “ТОК-ЧАСТОТА”

В связи с широким использованием на летательных аппаратах бортовых циф­ровых вы­числительных машин (БЦВМ) возникает необходимость преобразова­ния сигналов датчи­ков первичной информации в цифровую форму. При этом к аналого-цифровым преобра­зователям (АЦП) предъявляют повышенные требо­вания к точности, быстродействию, по­мехоустойчивости и надежности. Таким требованиям удовлетворяют АЦП с промежуточ­ным частотно-временным пре­образованием. В таких устройствах используются датчики первичной информа­ции, в которых воспринимаемая величина вначале представляется в виде на­пряжения или тока, затем преобразуемые в частоту или период следования им­пульсов. Известно, что частота или период электрического сигнала довольно просто реа­лизуется в цифровой код [1]. В данной работе рассматривается пре­образователь выход­ного тока, который может быть получен в частном случае с датчика линейных ускорений, в частоту следования импульсов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Настоящая работа ставит своей целью изучить назначение, принципы дей­ствия, особен­ности устройства, а так же основные характеристики преобразова­теля тока в частоту сле­дования импульсов. При выполнении работы необходимо также ознакомиться с методами проведения эксперимента, особенностями лабо­раторной установки и снять эксперимен­тальные характеристики, проанализиро­вать погрешности преобразователя и провести их оценки по результатам экспе­римента.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Описание датчика линейных ускорений

Датчики ускорений (акселерометры) предназначены для измерения ускорений лета­тельного аппарата (Л.А.). В инерциальных системах навигации акселеро­метры использу­ются для определения путевой скорости и местоположения Л.А., для чего сигнал, пропорциональный ускорению, интегрируется.

На Л.А. основное применение нашел инерциальный метод измерения ускоре­ний, за­ключающийся в измерении силы, развиваемой инерционной массой при ее движении с ускорением.

В зависимости от способа измерения силы, различают акселерометры пру­жинные и компенсационные. В системах навигации, в которых требуется высо­кая точность, приме­няются только компенсационные акселерометры.

В компенсационных акселерометрах сила, развиваемая инерционной массой, уравно­вешивается обратным преобразованием “ток-сила”.

В качестве выходного сигнала используется ток, поступающий на вход обрат­ного преоб­разователя, или напряжение, развиваемое на эталонном сопротив­лении, включенным в цепь тока.

На рис.1 приведена одна из возможных схем компенсационного акселеро­метра маят­никового типа.

Отклонение маятника 1 под действием ускорения преобразуется индуктивным преобра­зователем 2 в электрический сигнал. Этот сигнал после усиления и вы­прямления подается на обмотки моментного магнитоэлектрического преобразо­вателя 3, который развивает компенсационный момент. Электрический ток iвых на выходе усилителя 4, а следовательно, и падение напряжения Uвых, созда­ваемое этим током на добавочном сопротивлении, пропорциональны измеряе­мому ускорению.

В современных Л.А. информация об ускорении требуется, как правило, в цифровом коде в виде, удобным для ЦВМ.

Теоретически информацию об измеряемом ускорении можно было бы полу­чить, исполь­зуя преобразователь типа “ток-код” или “напряжение-код”. Однако практически такое реше­ние реализовать невозможно из-за слишком большого (10^3-10^4) диапазона измерения тока или напряжения, которые необходимо преобразовать в код.

Создание аналого-цифровых преобразователей на такой диапазон сопряжено с прин­ципиальными трудностями. Поэтому на практике нашел широкое приме­нение метод пре­образования ускорения в код скорости с помощью так назы­ваемых интегрирующих преоб­разователей. Основой таких преобразователей является преобразователей является пре­образователь “ток-частота”.