DE1231931B

DE1231931B - Self-aligning accelerometer

Info

Publication number: DE1231931B
Application number: DE1963L0045090
Authority: DE
Inventors: Bruce A Sawyer
Original assignee: Litton Industries Inc
Current assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Priority date: 1963-06-12
Filing date: 1963-06-12
Publication date: 1967-01-05

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

GOIpGOIp

Deutsche Kl.: 42 ο-17German class: 42 ο-17

Nummer: 1231931Number: 1231931

Aktenzeichen: L 45090IX b/42 οFile number: L 45090IX b / 42 ο

Anmeldetag: 12. Juni 1963 Filing date: June 12, 1963

Auslegetag: 5. Januar 1967Opened on: January 5, 1967

Die Erfindung betrifft einen selbstabgleichenden Beschleunigungsmesser mit Temperaturausgleich.The invention relates to a self-balancing accelerometer with temperature compensation.

Das Ausgangssignal eines Beschleunigungsmessers soll weitgehend unabhängig von Temperaturschwankungen sein. Dies läßt sich bei einem Beschleunigungsmesser weitgehend durch rein mechanische Maßnahmen erreichen. So ist in der deutschen Patentschrift 1125 690 ein Beschleunigungsmesser beschrieben, der ein in einer Flüssigkeit schwebendes Pendel aufweist, dessen rücktreibendes Moment von einem temperaturempfindlichen Magneten geliefert wird. Massenmittelpunkt, Auftriebsmittelpunkt und Drehachse des Pendels sind hierbei relativ zueinander so angeordnet, daß die Änderung der Auftriebskraft infolge von Temperaturschwankungen der Dichte der Tragflüssigkeit durch die Temperaturschwankungen der magnetischen Feldstärke gerade ausgeglichen werden.The output signal of an accelerometer should largely be independent of temperature fluctuations be. In the case of an accelerometer, this can be done largely by purely mechanical means Achieve measures. For example, in German patent specification 1125 690 there is an accelerometer described, which has a pendulum suspended in a liquid, the restoring moment of which is from a temperature sensitive magnet. Center of mass, center of lift and The axis of rotation of the pendulum are arranged relative to one another in such a way that the change in the buoyancy force as a result of temperature fluctuations in the density of the carrier fluid due to temperature fluctuations the magnetic field strength just be balanced.

Es wurde jedoch gefunden, daß diese rein mechanische Temperaturkompensation für Präzisionsforderungen nicht ausreicht. Ziel der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer zusätzlichen Abgleichvorrichtung zur Kompensation der Abhängigkeit des Ausgangssignals von Temperaturschwankungen.However, it has been found that this purely mechanical temperature compensation for precision requirements not enough. The aim of the invention is therefore to create an additional balancing device to compensate for the dependence of the output signal on temperature fluctuations.

Erfindungsgemäß ist der Rückstellspule des Beschleunigungsmessers, dessen ohmscher Widerstand temperaturabhängig ist, ein temperaturunabhängiger Widerstand parallel geschaltet. Die Größe dieses Widerstandes hängt allein von den Temperaturkoeffizienten des Innenwiderstandes der Meßvorrichtung und des Widerstandes der Elektromagnetwicklung ab.According to the invention, the reset coil of the accelerometer, whose ohmic resistance is temperature-dependent, a temperature-independent resistor connected in parallel. The size of this Resistance depends solely on the temperature coefficient of the internal resistance of the measuring device and the resistance of the solenoid winding.

Tm Gegensatz zu der bekannten Verwendung eines temperaturabhängigen Widerstandes zum Ausgleich von Temperaturschwankungen beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß die lineare Widerstandsänderung der Magnetwicklung mit der Temperatur indirekt zur Kompensation einer im entgegengesetzten Sinne erfolgenden linearen Änderung des Meßstromes in Abhängigkeit von der Temperatur verwendet werden kann. Dies gilt trotz der Tatsache, daß die Feldstromstärke im Elektromagneten nicht unmittelbar vom ohmschen Widerstand der Magnetwicklung abhängt, sondern von einem Regler jeweils in solcher Stärke geliefert wird, daß der Beschleunigungsmesser sich selbst abgleicht. Der erfindungsgemäß verwendete konstante Nebenschlußwiderstand bewirkt jedoch eine Stromänderung, die vom ohmschen Widerstand der Wicklung abhängig ist. Bei Verwendung eines Beschleunigungsmessers, dessen Meßstrom einen negativen Temperaturkoeffizienten hat, erzeugt also der positive Temperaturkoeffizient des Wicklungs-Selbstabgleichender BeschleunigungsmesserIn contrast to the known use of a temperature-dependent resistor for compensation of temperature fluctuations, the invention is based on the knowledge that the linear change in resistance the magnet winding with the temperature indirectly to compensate for one in the opposite Used in the sense of a linear change in the measuring current as a function of the temperature can be. This is true despite the fact that the field current strength in the electromagnet is not immediate depends on the ohmic resistance of the magnet winding, but on a controller in each case Strength is provided so that the accelerometer calibrates itself. The one used in the present invention However, constant shunt resistance causes a change in current that is caused by the ohmic resistance depends on the winding. When using an accelerometer whose measuring current is a has negative temperature coefficients, so generates the positive temperature coefficient of the winding self-balancing device Accelerometer

Anmelder:Applicant:

Litton Industries, Inc.,Litton Industries, Inc.,

Beverly Hills, Calif. (V. St. A.)Beverly Hills, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,Dipl.-Ing. G. Weinhausen, patent attorney,

München 22, Widenmayerstr. 46Munich 22, Widenmayerstr. 46

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Bruce A. Sawyer,Bruce A. Sawyer,

Los Angeles, Calif. (V. St. A.)Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Widerstandes einen Strom mit positivem Koeffizienten im Nebenschlußwiderstand. Bei geeigneter Wahl des Nebenschlußwiderstandes ergibt sich so ein Gesamtstrom in der Parallelschaltung, der temperaturunabhängig ist. Unter den Abgleichbedingungen ist aber der Meßstrom gleich der Summe der Stromstärken in der Parallelschaltung. Steigt also die Temperatur, so erhöht sich die Gesamtstromstärke, da der Wicklungswiderstand zunimmt, und umgekehrt. So wird eine Kompensation des negativen Temperaturkoeffizienten des Meßstromes bewirkt.Resistance a current with a positive coefficient in the shunt resistor. With suitable Choosing the shunt resistor results in a total current in the parallel connection that is independent of temperature is. Under the adjustment conditions, however, the measuring current is equal to the sum of the current intensities in the parallel connection. So if the temperature rises, the total amperage increases, as the winding resistance increases and vice versa. So it becomes a compensation for the negative Temperature coefficient of the measuring current causes.

Vorstehend wurde natürlich angenommen, daß die Beschleunigung konstant ist. Ferner ist vorausgesetzt, daß die verwendete Magnetwicklung zur Erzeugung der Rückstellkräfte aus Kupfer oder einem anderen Stoff mit positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes besteht. Falls der Beschleunigungsmesser selbst einen positiven Temperaturkoeffizienten haben sollte, so könnte man für die Rückstellwicklung ein Material mit negativem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes verwenden. Im allgemeinen wird man aber die mechanische Konstruktion des Beschleunigungsmessers so ausführen, daß der Meßstrom ohne Kompensation im ganzen Meßbereich einen leicht negativen Temperaturkoeffizienten aufweist, so daß eine Rückstellspule mit Kupferwicklung verwendet werden kann. Hierdurch wird die Wahl des Nebenschlußwiderstandes erleichtert.It was of course assumed above that the acceleration is constant. It is also assumed that that the magnetic winding used to generate the restoring forces made of copper or consists of another substance with a positive temperature coefficient of resistance. If the Accelerometer itself should have a positive temperature coefficient, so one could use it for the reset winding use a material with a negative temperature coefficient of resistance. In general, however, the mechanical construction of the accelerometer will be carried out in such a way that that the measuring current without compensation has a slightly negative temperature coefficient in the entire measuring range so that a reset coil with copper winding can be used. This will make the choice of shunt resistor relieved.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin istThe invention is explained below with reference to the drawing. In here is

F i g. 1 eine isometrische Darstellung eines Beschleunigungsmessers in zerlegtem Zustand,F i g. 1 is an isometric view of an accelerometer in disassembled condition,

609 750/118609 750/118

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht linie zwischen Massenmittelpunkt und Auftriebs-F i g. 2 a partially sectioned side view line between the center of mass and the buoyancy

des Beschleunigungsmessers nach F i g. 1, mittelpunkt verlagert werden, indem eine oderof the accelerometer according to FIG. 1, center can be shifted by an or

F i g. 3 ein schematisches Schaltbild der erfindungs- mehrere dieser Schrauben um geringe BeträgeF i g. 3 is a schematic circuit diagram of several of these screws according to the invention by small amounts

gemäßen Kompensationseinrichtung und erschwert oder erleichtert werden. Ferner kann jedeappropriate compensation device and are made more difficult or easier. Furthermore, each

F i g. 4 ein Ersatzschaltbild der Einrichtung. 5 Schraube mehr oder weniger verstellt werden, wo-F i g. 4 shows an equivalent circuit diagram of the device. 5 screw can be adjusted more or less, where-

Zur Erläuterung der in F i g. 3 und 4 dargestellten durch Massenmittelpunkt und AuftriebsmittelpunktTo explain the in F i g. 3 and 4 represented by the center of mass and the center of lift

Erfindung erscheint es zweckmäßig, zunächst kurz parallel zur empfindlichen Achse verschoben werden,In the invention, it seems appropriate to first be moved briefly parallel to the sensitive axis,

den in F i g. 1 und 2 gezeigten Beschleunigungs- Hierdurch können kleinere Herstellungsungenauig-the in F i g. 1 and 2 shown acceleration This can cause minor manufacturing inaccuracies

messer zu schildern. keiten in der Massenverteilung und Gestaltung desknife to portray. opportunities in the mass distribution and design of the

Der Beschleunigungsmesser nach F i g. 1 und 2 io Pendels beim Zusammenbau leicht ausgeglichenThe accelerometer of FIG. 1 and 2 io pendulums slightly balanced during assembly

besitzt ein Gehäuse 11 mit einem Deckel 13. Im werden.has a housing 11 with a cover 13. Im be.

Gehäuse 11 schwebt ein drehbares Pendel 15, das Die Temperaturabhängigkeit eines solchen Bein Steinlagern 17 und 19 gelagert ist. Ferner befinden schleunigungsmessers beruht vor allem auf zwei sich im Gehäuse zwei Fühlglieder 21 und 23, die Ursachen, nämlich der Abnahme der magnetischen je aus einer am Pendel 15 befestigten Induktions- 15 Feldstärke des Magneten 33 mit der Temperatur spule 25 und einer am Gehäuse befestigten Feld- und der Ausdehnung der Tragflüssigkeit mit zuspule28 bestehen. Das zum Abgleich erforderliche nehmender Temperatur. Es muß nun der Einfluß rückdrehende Drehmoment wird von zwei Magnet- dieser Faktoren auf die Meßgröße, nämlich den in anordnungen 29 und 31 erzeugt, die je einen Dauer- den Rückstellwicklungen fließenden Strom untermagnet 33 im Deckel 13 und eine Wicklung 35 am 20 sucht werden.Housing 11 floats a rotatable pendulum 15, which The temperature dependence of such a leg Stone bearings 17 and 19 is stored. Furthermore, the accelerometer is mainly based on two in the housing two sensing elements 21 and 23, the causes, namely the decrease in the magnetic each from an induction 15 field strength of the magnet 33 attached to the pendulum 15 with the temperature spule 25 and a field attached to the housing and the expansion of the carrying fluid with zuspule28 exist. The increasing temperature required for the adjustment. It must now be the influence Reverse turning torque is influenced by two magnetic factors, namely the in arrangements 29 and 31 generated, each of which has a permanent current flowing through the reset windings 33 in the cover 13 and a winding 35 on 20 are sought.

Pendel 15 umfassen, derart, daß diese beiden Teile Die Abnahme der magnetischen Feldstärke beiPendulum 15 include such that these two parts The decrease in the magnetic field strength at

fluchten, wenn der Beschleunigungsmesser geschlos- zunehmender Temperatur bedeutet, daß zur Erzeu-align when the accelerometer is closed- increasing temperature means that the

sen ist. gung der gleichen Rückstellkraft eine höhere Strom-sen is. the same restoring force results in a higher current

Das Pendel 15 spricht auf Beschleunigungen längs stärke in den Rückstellwicklungen 35 erforderlich ist.The pendulum 15 speaks to accelerations longitudinal strength in the reset windings 35 is required.

seiner empfindlichen Achse A-A an, d. h., es dreht 25 Wenn die Dichte der verdrängten Flüssigkeit mitits sensitive axis AA at, ie, it rotates 25 if the density of the displaced liquid with

sich aus seiner Ruhelage um die durch die Lager 17 der Temperaturzunahme abnimmt, so verringert sichfrom its rest position by the decrease in the temperature increase due to the bearings 17, then it decreases

und 19 bestimmte Drehachse, wodurch die Fühl- das durch die Auftriebskraft erzeugte Drehmoment,and 19 specific axis of rotation, whereby the sensory torque generated by the lift force,

glieder 21 und 23 ein Fehlersignal abgeben, das das über den Hebelarm zwischen der Drehachse undmembers 21 and 23 emit an error signal that the lever arm between the axis of rotation and

die Regelabweichung darstellt. Wie weiter unten dem Massenmittelpunkt des Pendels angreift. Beirepresents the control deviation. As below attacks the center of mass of the pendulum. at

noch beschrieben wird, gelangt dieses Fehlersignal 30 einer Temperaturerhöhung ist also wegen der Aus-will be described below, this error signal 30 reaches a temperature increase is therefore due to the

nach Verstärkung und Demodulation auf die Rück- dehnung der Tragflüssigkeit ein geringerer Stromafter amplification and demodulation due to the back expansion of the carrying fluid, a lower current

Stellmagnete 29 und 31, die auf das Pendel ein rück- zur Erzeugung der gleichen Rückstellkraft erforderlich,Adjusting magnets 29 and 31, which are required to generate the same restoring force on the pendulum,

drehendes Moment derart ausüben, daß es im we- Es sei z. B. der Einfluß der SchwerebeschleunigungExercise turning moment in such a way that it is in the we- B. the influence of the acceleration due to gravity

sentlichen in der Ruhelage verbleibt. bei der Anordnung nach F i g. 2 betrachtet, bei deressential remains in the rest position. in the arrangement according to FIG. 2 considered in the

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß das Pendel so 35 die empfindliche Achse A-A wie gezeigt vertikal vergebaut ist, daß eine die Drehachse schneidende und läuft. Die Schwerebeschleunigung sucht ein Drehzwischen dem Massenmittelpunkt CM und dem Auf- moment entgegen dem Uhrzeigersinn zu erzeugen, triebsmittelpunkt CB gezogene Linie sowohl zur da der Massenmittelpunkt CM des Pendels links empfindlichen Achse A-A als auch zur Drehachse, von der Drehachse liegt. Der Auftrieb erzeugt ebendie durch die Lager 17 und 19 definiert ist, senkrecht 40 falls ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn, ist. Infolgedessen spricht der Beschleunigungsmesser und beide Drehmomente müssen durch die Stromauf gegenseitige Kopplungen nicht an, die normaler- stärke in den Rückdrehspulen 35 ausgeglichen werden, weise durch Änderung der Tragflüssigkeitsdichte Wenn nun die Temperatur zunimmt, so verringert wegen Temperaturschwankungen der Flüssigkeit ent- sich einerseits die magnetische Feldstärke und damit stehen. Wenn z. B. die Temperatur der Tragflüssig- 45 die rücktreibende Kraft, andererseits aber auch der keit sich auf dem vorgeschriebenen Normalwert Auftrieb wegen der Ausdehnung der Tragflüssigkeit, befindet, so ist die Masse des Pendels im wesentlichen Durch geeignete Bemessung der Hebelarme I₁ und /₂ gleich der Masse der verdrängten Flüssigkeit, d. h. läßt sich eine weitgehende gegenseitige Kompensation das Pendel schwebt. Wenn nun die Dichte der Trag- dieser beiden Temperatureinflüsse erreichen. Diese flüssigkeit sich infolge einer Temperaturabweichung 50 Kompensation ist aber aus noch zu erörternden vom vorgeschriebenen Wert ändert, so tritt eine Gründen nicht vollständig, so daß der beschriebene kleine Differenz zwischen der Pendelmasse und der Beschleunigungsmesser immer noch einen leicht Masse der verdrängten Flüssigkeit auf. Wenn die negativen Temperaturkoeffizienten des Meßstromes Drehachse die Verbindungslinie zwischen dem Mas- besitzt.From Fig. 2 it can be seen that the pendulum is so vertically installed the sensitive axis AA as shown that one intersects the axis of rotation and runs. The gravitational acceleration is looking for a rotation between the center of mass CM and up to generate torque counterclockwise drove midpoint CB solid line to both because the center of mass CM of the pendulum left sensitive axis AA and the axis of rotation is located from the rotational axis. The lift creates the very same defined by the bearings 17 and 19, perpendicular 40 if a torque is counterclockwise. As a result, the accelerometer responds and both torques do not have to respond due to the upstream mutual couplings, which are normally compensated for in the reversing coils 35, for example by changing the density of the carrying fluid Field strength and thus stand. If z. B. the temperature of the carrying fluid is the restoring force, but on the other hand the speed is at the prescribed normal value of buoyancy due to the expansion of the carrying fluid, the mass of the pendulum is essentially the same by suitable dimensioning of the lever arms I ₁ and / ₂ the mass of the displaced liquid, ie if there is an extensive mutual compensation, the pendulum is floating. If now the density of the bearing these two temperature influences reach. This liquid changes as a result of a temperature deviation 50 compensation is still to be discussed from the prescribed value, so one reason does not occur completely, so that the small difference described between the pendulum mass and the accelerometer is still a slight mass of the displaced liquid. If the negative temperature coefficient of the measuring current, the axis of rotation is the connecting line between the Mas- possesses.

senmittelpunkt und dem Auftriebsmittelpunkt nicht 55 Dieselben Betrachtungen gelten nicht nur für dieThe center of the lift and the center of lift do not 55 The same considerations apply not only to the

schneiden würde, so würde die bei senkrecht zur Schwerebeschleunigung, sondern auch für eine anderewould intersect, the case would be perpendicular to the acceleration due to gravity, but also for another

empfindlichen Achse verlaufenden Beschleunigungen Beschleunigung in Richtung der Achse A-A. Sensitive axis traversing accelerations Acceleration in the direction of the axis AA.

auftretende Kraft die empfindliche Achse des Be- Wie in der erwähnten Patentschrift 1125 690 nach-occurring force the sensitive axis of the loading As in the mentioned patent specification 1125 690 after-

schleunigungsmessers zu drehen suchen, was zu gewiesen wurde, gilt für den mechanischen Ausgleichtrying to turn the accelerometer, what has been assigned applies to mechanical compensation

Fehlanzeigen führen könnte. ^6o der beiden Drehmomente folgende Gleichung:Could lead to false reports. ^{6o of} the two torques the following equation:

Um zu gewährleisten, daß die Drehachse nichtTo ensure that the axis of rotation does not

von der Verbindungslinie des Massenmittelpunktes / ₌ L· π 4. /). Q)from the line connecting the center of mass / ₌ L · π 4. /). Q)

und des Auftriebsmittelpunktes abweicht und den s
Schnittpunkt dieser Linie mit der Drehachse an eineand the center of lift deviates and the s
Intersection of this line with the axis of rotation at a

ganz bestimmte Stelle legen zu können, sind gemäß ⁶5 Hierin bedeuten I₁ und I₂ die Abstände des Massen-To put very specific point, in accordance ⁶ 5 herein mean I ₁ and I _2, the distances of the mass

F i g. 1 vier Trimmschrauben 37 im Pendel vor- mittelpunktes bzw. des Auftriebmittelpunktes vonF i g. 1 four trim screws 37 in the pendulum fore center or the center of lift of

gesehen. Der Massenmittelpunkt des Pendels kann der Drehachse des Pendels, r den Änderungskoeffi-seen. The center of mass of the pendulum can be the axis of rotation of the pendulum, r the coefficient of change

also um einen kleinen Betrag längs der Verbindungs- zienten der magnetischen Feldstärke mit der Tempe-i.e. by a small amount along the connection center of the magnetic field strength with the temperature

ratur und s den räumlichen Ausdehnungskoeffizienten der Tragflüssigkeit.rature and s the spatial expansion coefficient of the carrying fluid.

Wenn Gleichung (1) erfüllt ist, ergibt sich ein exakter Temperaturausgleich. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung soll jedoch der resultierende Temperaturkoeffizient des Meßstromes negativ sein. Demgemäß soll der Einfluß der Ausdehnung der Tragflüssigkeit denjenigen der Abnahme der Magnetfeldstärke mit der Temperatur überwiegen. Der Abstand I₂ soll also etwas größer als nach Gleichung (1) sein, bzw. dieser Abstand soll nicht kleiner als der durch die Formel angegebene Grenzwert sein.If equation (1) is fulfilled, an exact temperature compensation results. For the purposes of the present invention, however, the resulting temperature coefficient of the measuring current should be negative. Accordingly, the influence of the expansion of the carrying fluid should outweigh that of the decrease in magnetic field strength with temperature. The distance I ₂ should therefore be slightly larger than according to equation (1), or this distance should not be smaller than the limit value given by the formula.

Die Anordnung der Rückstellvorrichtung in F i g. 2 entspricht dem Prinzip des dynamischen Lautsprechers. Die bewegliche Spule 35 befindet sich also im ringförmigen Luftspalt zwischen dem inneren Polschuh 57 und dem äußeren Polschuh 60 eines Dauermagneten 33, dessen magnetischer Kreis über den Deckel 13 geschlossen ist. Wenn ein Gleichstrom die Spule 35 durchfließt, so sucht sie sich je nach der Stromrichtung in der einen oder anderen Richtung zu verschieben.The arrangement of the reset device in FIG. 2 corresponds to the principle of the dynamic loudspeaker. The movable coil 35 is thus located in the annular air gap between the inner one Pole shoe 57 and the outer pole shoe 60 of a permanent magnet 33, whose magnetic circuit is above the lid 13 is closed. When a direct current flows through the coil 35, it searches for itself depending on to shift the direction of the current in one direction or the other.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, erzeugen die Spulen 45, 47, 49 und 51, aus denen das Fühlglied 28 besteht, einen Magnetfluß, der durch die Induktionsspulen 25 derart hindurchgeht, daß er verschwindet, wenn das Pendel sich genau in seiner Ruhelage befindet. Wenn sich das Pendel infolge einer auftretenden Beschleunigung dreht, so werden die beiden Induktionsspulen in entgegengesetzter Richtung verschoben. Infolgedessen verschwindet der Magnetfluß insgesamt nicht mehr, und in den Spulen 25 ergibt sich ein resultierender Wechselstrom, der dem Demodulator und Verstärker 55 zugeführt wird. Der Regelkreis wird durch die Ausgangsleitung 56 geschlossen, welche den Demodulator und Verstärker 55 mit den Rückstellspulen 35 verbindet. Im letzteren fließt ein Gleichstrom, der ausreicht, um das Pendel in seine Ruhelage zurückzubringen. Die Stärke des Rückstellstromes wird als Maß für die gemessene Beschleunigung verwendet. Hierzu dient ein Ausgangswiderstand 63, an den eine Auswertevorrichtung 61 angeschlossen ist. Als solche kann beispielsweise ein Autopilot od. dgl. dienen.As shown in FIG. 3, the coils 45, 47, 49 and 51, from which the sensing element 28 exists, a magnetic flux which passes through the induction coils 25 in such a way that it disappears, when the pendulum is exactly in its rest position. When the pendulum moves as a result of an occurring As acceleration rotates, the two induction coils are in opposite directions postponed. As a result, the magnetic flux no longer disappears as a whole, and in the coils 25 results in a resulting alternating current which is fed to the demodulator and amplifier 55 will. The control loop is closed by the output line 56, which the demodulator and Amplifier 55 connects to the reset coils 35. A direct current flows in the latter, which is sufficient to bring the pendulum back to its rest position. The strength of the reset current is used as a measure for the measured acceleration is used. For this purpose, an output resistor 63 is used, to which an evaluation device 61 is connected. An autopilot or the like, for example, can serve as such.

Erfindungsgemäß ist ein ohmscher Widerstand 65 zwecks Temperaturausgleich parallel zu den Rückstellspulen 35 geschaltet. Es wurde gefunden, daß bei einem negativen Temperaturkoeffizienten des Beschleunigungsmessers und positivem Temperaturkoeffizienten des Spulenwiderstandes der Widerstand 65 einen Abgleich erster Ordnung bewirken kann, wenn er einen festen Wert hat.According to the invention, an ohmic resistor 65 is parallel to the reset coils for the purpose of temperature compensation 35 switched. It has been found that with a negative temperature coefficient of the Accelerometer and positive temperature coefficient of the coil resistance the resistance 65 can bring about a first-order adjustment if it has a fixed value.

Der Wert des Abgleichwiderstandes 65 kann aus dem Ersatzschaltbild der F i g. 4 berechnet werden. An den Verstärker 55 ist die Parallelschaltung der ίο Rückstellspulen 35 und des Widerstandes 65 angeschlossen. Die Rückstellspulen kann man sich durch die Reihenschaltung einer Induktivität L und eines ohmschen Widerstandes R ersetzt denken. Der Widerstand 65 hat den Wert R₃. Die Ausgangsspannung wird an dem mit der Parallelschaltung in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand abgenommen.The value of the trimming resistor 65 can be taken from the equivalent circuit diagram in FIG. 4 can be calculated. The parallel circuit of the reset coils 35 and the resistor 65 is connected to the amplifier 55. The reset coils can be thought of as being replaced by the series connection of an inductance L and an ohmic resistor R. The resistor 65 has the value R ₃ . The output voltage is taken from the ohmic resistor connected in series with the parallel connection.

Es seien zuerst die Verhältnisse ohne den Widerstand Rs betrachtet. Dann gelten die folgenden Gleichungen:Let us first consider the relationships without the resistance Rs . Then the following equations apply:

Ir = I₀(I-UAT), (2) Ir = I ₀ (I-UAT), (2)

It = Ir. (3) It = Ir. (3)

Hierin ist It der durch den Ausgangswiderstand 63 fließende Gesamtstrom; Ir der in den Spulen 35 fließende Strom; ΔΤ die Temperaturänderung; α der Temperaturkoeffizient des Beschleunigungsmessers und I₀ die Stromstärke bei der Bezugstemperatur, gegen welche die Temperaturänderung Δ Τ gemessen wird.Here, It is the total current flowing through the output resistor 63; Ir is the current flowing in the coils 35; ΔΤ is the change in temperature; α is the temperature coefficient of the accelerometer and I _{0 is} the current intensity at the reference temperature against which the temperature change Δ Τ is measured.

Ist der Nebenschlußwiderstand R_s vorhanden, so gilt die Gleichung (3) nicht mehr, und es ergeben sich folgende Beziehungen:If the shunt resistance R _{s is} present, then equation (3) no longer applies and the following relationships result:

3535

It = Is+ Ir, (4) It = Is + Ir, (4)

R= R₀(I+ bAT); (5) R = R ₀ (I + bAT); (5)

hierbei ist I_s der Strom im Widerstandes; R der Widerstand der Spulen 35; R₀ der Widerstand der Spule 35 bei der Bezugstemperatur; b der Temperaturkoeffizient des ohmschen Widerstandes R. here I _{s is} the current in the resistor; R is the resistance of the coils 35; R _{0 is} the resistance of coil 35 at the reference temperature; b is the temperature coefficient of the ohmic resistance R.

Die Gleichung (2) bleibt weiterhin gültig, da so lange ein Strom in den Rückstellspulen fließt, bis der Gleichgewichtszustand wieder erreicht ist.Equation (2) remains valid since a current flows in the reset coils until the equilibrium is reached again.

Durch Einsetzen in Gleichung (4) ergibt sich folgende Umformung:Inserting it into equation (4) results in the following transformation:

Ir +Ir +

IlIl

IoIo

IlIl hH

Rs IrR,
(1 - a AT) Rs IrR,
(1 - a AT)

I ₊ A ₊ I ₊ A ₊

RsRs

A₍ A ₍

RsRs

(1-aAT + bAT-abAF¹),(1-aAT + bAT-abAF ¹ ),

RsRs

Für kleinere Temperaturschwankungen ΔΤ kann woraus sich ergibt: das Glied mit ab AT² vernachlässigt werden. SollFor smaller temperature fluctuations ΔΤ the following can result: The term with from AT ^{2 onwards} can be neglected. Intended to

nun -=?- unabhängig von der Temperatur werden, so muß folgende Beziehung gelten:now - =? - be independent of the temperature, so the following relationship must apply:

R₈=R₀[^-I].R ₈ = R ₀ [^ -I].

(11)(11)

RsRs

Es besteht also eine ganz bestimmte Beziehung AT=O, (10) zwischen dem ohmschen Widerstand der RückstellThere is therefore a very specific relationship AT = O, (10) between the ohmic resistance of the reset

spulen, dem Nebenschlußwiderstand, dem Temperatur-coils, the shunt resistor, the temperature

koeffizienten des Stromes im Beschleunigungsmesser und dem Temperaturkoeffizienten des Spulenwiderstandes, bei deren Erfüllung der resultierende Strom unabhängig von der Temperatur ist. In der Praxis werden Messungen am fertigen Beschleunigungsmesser ohne den Nebenschlußwiderstand bei zwei verschiedenen Temperaturen vorgenommen, wobei in beiden Fällen eine konstante Beschleunigungskraft angewandt wird. Aus den Meßergebnissen läßt sich der erforderliche Wert des Abgleichwiderstandes leicht berechnen.coefficient of the current in the accelerometer and the temperature coefficient of the coil resistance, if these are fulfilled, the resulting current is independent of the temperature. In practice measurements are made on the finished accelerometer without the shunt resistance at two different Temperatures made, with a constant acceleration force applied in both cases will. The required value of the balancing resistance can easily be determined from the measurement results to calculate.

Es läßt sich ferner leicht zeigen, daß der Widerstand R_s des Widerstandes 65 mindestens die Hälfte des durch Gleichung (11) gegebenen Wertes sein muß. Ist der Wert R_s halb so groß wie gemäß Gleichung (11), so hat der Beschleunigungsmesser einen Temperaturkoeffizienten +α, während ganz ohne einen solchen Abgleichwiderstand der Temperaturkoeffizient gemäß Gleichung (2) den Wert —a hat. Damit überhaupt eine Verbesserung der Eigenschaf ten. des Beschleunigungsmessers eintritt, muß also der Widerstand 65 mindestens den WertIt can also be easily shown that the resistance R _{s of} the resistor 65 must be at least half of the value given by equation (11). If the value R _{s is} half as large as according to equation (11), the accelerometer has a temperature coefficient + α, while without such a balancing resistor the temperature coefficient according to equation (2) has the value -a . So that an improvement in the properties of the accelerometer occurs at all, the resistor 65 must therefore have at least the value

haben. Bei allen größeren Widerstandswerten bis zum Wert unendlich ergibt sich eine gewisse Verbesserung. Die beste Kompensation gilt für den oben angegebenen Wert (11). Ist Rs kleiner als der angegebene Grenzwert, so ergibt sich ein größerer positiver Temperaturkoeffizient als der ursprüngliche negative Koeffizient. Die erfindungsgemäße Anordnung erfordert nur eine kleine Änderung der bekannten Beschleunigungsmesser und bewirkt trotzdem eine erhebliche Verminderung der Temperaturempfindlichkeit. Der Kompensationswiderstand braucht nicht im Beschleunigungsmesser selbst untergebracht zu sein und kann auch eine andere Temperatur aufweisen, wenn er wirklich temperaturunabhängig konstruiert ist.to have. With all larger resistance values up to the value infinite there is a certain improvement. The best compensation applies to the value given above (11). If Rs is less than the specified limit value, the positive temperature coefficient is greater than the original negative coefficient. The arrangement according to the invention requires only a small change in the known accelerometer and nevertheless causes a considerable reduction in temperature sensitivity. The compensation resistor does not need to be accommodated in the accelerometer itself and can also have a different temperature if it is really designed to be temperature-independent.

3030th

35 Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Beschleunigungsmeßgerät beschränkt, sondern kann auch auf einen Beschleunigungsmesser mit Kräftegleichgewicht statt des hier verwendeten Drehmomentgleichgewichtes angewandt werden. 35 The invention is not limited to the illustrated and described accelerometer, but can also be applied to an accelerometer with a force equilibrium instead of the torque used herein equilibrium.

Claims

Patent claims:

1. Self-aligning accelerometer with a reset coil, its temperature coefficient of their ohmic resistance has the opposite sign as the temperature coefficient the measured variable, characterized in that the reset coil (35) a temperature-independent ohmic resistor (65) is connected in parallel.

2. Accelerometer according to claim 1, characterized in that the parallel resistance at least the value

A [AI
2 U

where R _{0 is} the ohmic resistance of the reset coil at a reference temperature, α is the temperature coefficient of the measured variable, b is the temperature coefficient of the resistance of the reset coil.

3. Accelerometer according to claim 2, characterized in that the parallel resistance has the following value:

Considered publications:
Book by P f 1 ier, "Electrical measurement of mechanical quantities", 1956, pp. 18 to 20.

1 sheet of drawings