RU2421734C1 - Method for pneumatic conversion of body acceleration to velocity and device for implementing said method - Google Patents
Method for pneumatic conversion of body acceleration to velocity and device for implementing said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421734C1 RU2421734C1 RU2009148151/28A RU2009148151A RU2421734C1 RU 2421734 C1 RU2421734 C1 RU 2421734C1 RU 2009148151/28 A RU2009148151/28 A RU 2009148151/28A RU 2009148151 A RU2009148151 A RU 2009148151A RU 2421734 C1 RU2421734 C1 RU 2421734C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acceleration
- pressure
- sections
- output
- range
- Prior art date
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims abstract description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 34
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Способ и устройство пневматического преобразования ускорения в скорость объекта относится к устройствам, использующимся при навигации летательных аппаратов, при измерении ускорения и скорости.The method and device for the pneumatic conversion of acceleration into the speed of an object relates to devices used in the navigation of aircraft, when measuring acceleration and speed.
Известны способ и устройство измерения скорости объекта путем интегрирования ускорения, измеренного инерционной массой [Д.И.Агейкин, М.А.Балашов, С.П.Колосов и др. Руководство по проектированию элементов и систем автоматики. Вып.2 под ред. Б.Н.Петрова. М.: Гос. Изд. Оборонпром. 1959, с.5-26].A known method and device for measuring the speed of an object by integrating acceleration measured by inertial mass [D. I. Ageikin, M. A. Balashov, S. P. Kolosov and other Guidelines for the design of elements and automation systems. Vol. 2, ed. B.N. Petrova. M .: State. Ed. Oboronprom. 1959, p. 5-26].
Недостатком известного способа является наличие механических преобразователей с подвижными частями, малым ресурсом и точностью.The disadvantage of this method is the presence of mechanical transducers with moving parts, low resource and accuracy.
Известны способ и устройство измерения ускорения инерционной массы, содержащее э/двигатель с диском и постоянным магнитом, преобразователь недокомпенсации, ось вращения, на которой суммируются моменты входной от ускорения и обратной связи [Г.Г.Раннев, А.П.Тарасенко. Методы и средства измерений. М.: Издательский центр Академия. 2008. С.221]. Недостатки: наличие индукционного преобразователя, необходимость непосредственного доступа к валу, зависимость амплитуды выходного сигнала от измеряемой скорости вращения, что затрудняет измерение малых скоростей.A known method and device for measuring the acceleration of inertial mass, containing an electric motor with a disk and a permanent magnet, an undercompensation converter, a rotation axis on which the moments of the input from acceleration and feedback are summed [G. G. Rannev, A. P. Tarasenko. Methods and means of measurement. M.: Publishing Center Academy. 2008. P.221]. Disadvantages: the presence of an induction converter, the need for direct access to the shaft, the dependence of the amplitude of the output signal on the measured rotation speed, which makes it difficult to measure low speeds.
Известны способ и устройство измерения скорости с помощью интегрирующего акселерометра [Д.А.Браславский. Приборы и датчики летательных аппаратов. М.: Машиностроение. 1970. С.354-357], принятого за прототип.A known method and device for measuring speed using an integrating accelerometer [D.A. Braslavsky. Instruments and sensors of aircraft. M .: Engineering. 1970. S.354-357], taken as a prototype.
В известном способе применен способ интегрирования ускорения, измеряемого инерционной массой в виде маятника, во всем диапазоне ускорения, причем интегрирование ускорения происходит вне контура обратной связи с помощью э/двигателя, угол поворота которого является выходом устройства.In the known method, a method of integrating acceleration, measured by the inertial mass in the form of a pendulum, is applied over the entire acceleration range, and the acceleration is integrated outside the feedback loop using an electric motor, the rotation angle of which is the output of the device.
Недостатками известного способа являются небольшая точность измерения ускорения и преобразование его в скорость с помощью э/двигателя, наличие механических подвижных деталей маятниковой группы с преобразователем угла поворота в электрический потенциал, механического преобразователя напряжения в момент обратной связи, а также не пошаговое измерение ускорения во всем диапазоне. Отсутствие разбиения всего диапазона измерения на отдельные участки (шаги) не позволяет увеличить точность измерения, изменить масштаб измерения на отдельных участках диапазона теми же деталями (элементами) измерения и той же точностью, что применяемые первоначально по всему диапазону измерения ускорения.The disadvantages of this method are the small accuracy of measuring acceleration and converting it to speed using an electric motor, the presence of mechanical moving parts of the pendulum group with a transducer of the angle of rotation into electric potential, a mechanical voltage transducer at the time of feedback, and also non-step-by-step acceleration measurement in the entire range . The absence of dividing the entire measurement range into separate sections (steps) does not allow increasing the measurement accuracy, changing the measurement scale in individual sections of the range with the same measurement details (elements) and the same accuracy as those used initially for the entire acceleration measuring range.
Кроме того, в известном способе измерения ведутся аналоговым способом, без использования устройств с частотным выходом, что также снижает точность преобразования и измерения ускорения и перевод его значений в скорость объекта.In addition, in the known method, measurements are carried out in an analogous manner, without using devices with a frequency output, which also reduces the accuracy of the conversion and measurement of acceleration and the translation of its values into the speed of the object.
Целью изобретения является повышение точности измерения, используя отдельные участки изменения измеряемого параметра, т.е. измерение «приращений» измеряемого параметра, с аналоговым преобразованием ускорения в пропорциональное давление и далее в частоту.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy using separate sections of the change of the measured parameter, i.e. measurement of “increments” of the measured parameter, with analog conversion of acceleration to proportional pressure and further to frequency.
Для устранения указанных недостатков способа-прототипа предлагается способ пневматического преобразования ускорения движения тела в скорость, при котором ускорение инерционной массы преобразуют в давление, усиливают и интегрируют, отличающийся тем, что используют аналоговую обратную связь по ускорению на всем диапазоне ускорения, диапазон входного давления, соответствующий диапазону ускорения, разделяют на отдельные участки входных давлений, функционально отделяют общий выходной диапазон давления для всех участков от участков входных давлений, соответствующих участкам ускорения, по командам верхнего и нижнего порогов давлений последовательно включают и выключают участки, преобразуют давление в частоту и интегрируют с кодом соответствующего участка для получения значений скорости.To eliminate these disadvantages of the prototype method, a method is proposed for pneumatically converting the acceleration of body motion into speed, in which the acceleration of the inertial mass is converted into pressure, amplified and integrated, characterized in that analog acceleration feedback is used over the entire acceleration range, the input pressure range corresponding to acceleration range, divided into separate sections of the input pressure, functionally separate the total output pressure range for all sections from the input sections pressure data corresponding to the acceleration sections, according to the commands of the upper and lower pressure thresholds, the sections are switched on and off sequentially, the pressure is converted to frequency and integrated with the code of the corresponding section to obtain speed values.
Для устранения указанных недостатков устройства-прототипа предлагается устройство пневматического преобразования ускорения движения тела в скорость, содержащее инерционную массу, усилитель, сумматор и интегратор, отличающееся тем, что к выходу мембранного сумматора с аналоговой обратной связью подключены введенные пневмоповторители со сдвигом, выходом каждый связан по питанию со своим клапаном включения/выключения по числу участков, разделяющих диапазон ускорения, их выходы объединены с реле верхнего и нижнего порога выходного давления, через импульсаторы последних с реверсивным счетчиком, связанного с элементами И, и входами клапанов включения/выключения, и подключены к усилителю давления участков, выход которого подсоединен через струйный генератор к счетчику, который вместе с реверсивным счетчиком подключен к вычислителю.To eliminate these disadvantages of the prototype device, a device is proposed for pneumatic conversion of the acceleration of body motion to speed, containing an inertial mass, an amplifier, an adder and an integrator, characterized in that the input pneumatic repeaters with a shift are connected to the output of the membrane adder with an analog feedback, each output is connected by power with its on / off valve according to the number of sections sharing the acceleration range, their outputs are combined with the relay of the upper and lower threshold of the output pressure through the pulsers of the latter with a reversible counter connected with AND elements and inputs of the on / off valves, and are connected to a section pressure amplifier, the output of which is connected through a jet generator to a counter, which, together with a reversible counter, is connected to the calculator.
В предложенном способе и устройстве функционально разделены давление P3i на входе пневмоповторителей со сдвигом, имеющим различные величины поддиапазонов по участкам, от давления на выходе P5, с общим диапазоном для всех участков, после струйных триггеров, выполняющих роль клапанов включения в работу и выхода из нее по участкам.In the proposed method and device, the pressure P 3i at the inlet of the pneumatic repeaters inlet with a shift having different sizes of subranges in sections, from the pressure at the outlet P 5 , with a common range for all sections, after jet triggers acting as on and off valves, is functionally separated her plots.
Выходной частотный пневматический элемент - струйный генератор, преобразующий аналоговый сигнал в частоту, имеет ограниченный линейный диапазон в характеристике «давление - расход - частота».The output frequency pneumatic element - a jet generator that converts an analog signal to a frequency, has a limited linear range in the characteristic "pressure - flow - frequency".
Процедура увеличения точности состоит в том, что ограниченным диапазоном частоты измеряем не весь диапазон входных значений параметра - ускорения, а его отдельные участки. Т.е. сканируем входной диапазон ускорения по отдельным участкам измерения с последовательным переключением и подключением этих участков к выходному параметру - частоте - в полном линейном диапазоне.The procedure for increasing the accuracy consists in the fact that, with a limited frequency range, we measure not the entire range of input parameter values - accelerations, but its individual sections. Those. we scan the input acceleration range for individual measurement sections with sequential switching and connecting these sections to the output parameter - frequency - in the full linear range.
Таким образом, входные участки имеют уменьшенный диапазон, а выходной линейный частотный диапазон измерения ускорения устройства один и тот же для всех входных участков.Thus, the input sections have a reduced range, and the output linear frequency range for measuring the acceleration of the device is the same for all input sections.
Например, в обычной схеме измерения весь входной диапазон ускорения Δj=10 g, a весь выходной диапазон частоты струйного генератора Δf=1000 Гц. Тогда, в линейной шкале ошибка на 1 импульс будет составлять 10/1000=1%.For example, in a conventional measurement scheme, the entire input acceleration range Δj = 10 g, and the entire output frequency range of the jet generator Δf = 1000 Hz. Then, on a linear scale, the error per 1 pulse will be 10/1000 = 1%.
В предложенном устройстве измерения входной диапазон ускорения делится, например, на 10 участков, т.е. Δj=1 g и выходной диапазон частоты тот же Δf=1000 Гц. При этом ошибка на 1 импульс будет составлять 1/1000=0,1%. Следовательно, в данном примере с предложенным измерительным преобразователем получим уменьшение погрешности измерения в 10 раз.In the proposed measurement device, the input acceleration range is divided, for example, into 10 sections, i.e. Δj = 1 g and the output frequency range is the same Δf = 1000 Hz. In this case, the error per 1 pulse will be 1/1000 = 0.1%. Therefore, in this example with the proposed measuring transducer, we obtain a 10-fold decrease in the measurement error.
На фиг.1 представлена схема устройства пневматического преобразования ускорения в скорость на пневматических элементах. Функциональные пневматические устройства обозначены: 1 - чувствительный блок-сумматор; 2 - инерционная масса; 3 - усилитель мощности; 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 - пневматические повторители давления со сдвигом по участкам; 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 - струйные триггеры (клапаны) включения/выключения участков измерения; 5-11, 5-21, 5-31, 5-41 - обратные клапаны участков; 6, 6-1 - струйное реле верхнего порога выходного давления на измерительном участке и его импульсатор; 7, 7-1 - струйное реле нижнего порога давления на измерительном участке и его импульсатор; 8-1, 8-11 - струйные логические элементы И выключения первого участка, 8-2 струйный логический элемент И выключения первого участка и включения второго участка; 8-21 - струйный логический элемент И выключения второго участка и включения первого участка; 8-3 - струйный логический элемент И выключения второго участка и включения третьего участка; 8-31 - струйный логический элемент И выключения третьего участка и включения второго участка; 8-4, 8-41 - струйные логические элементы И выключения третьего участка и включения четвертого участка; 8-42 - струйный логический элемент И выключения четвертого участка и включения третьего участка; 9 - аналоговый усилитель давления, 10 - струйный генератор, 11 - счетчик импульсов, 12 - реверсивный счетчик-указатель кода участков, 13 - вычислитель скорости.Figure 1 presents a diagram of a device for pneumatic conversion of acceleration into speed on pneumatic elements. Functional pneumatic devices are indicated: 1 - sensitive block adder; 2 - inertial mass; 3 - power amplifier; 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 - pneumatic pressure followers with a shift in sections; 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 - ink-jet triggers (valves) for switching on / off the measurement sections; 5-11, 5-21, 5-31, 5-41 - check valves sections; 6, 6-1 - jet relay of the upper threshold of the output pressure at the measuring section and its impulse; 7, 7-1 - jet relay of the lower pressure threshold on the measuring section and its impulse; 8-1, 8-11 - inkjet logic elements AND off the first section, 8-2 inkjet logic element AND off the first section and turn on the second section; 8-21 - inkjet logic element AND turn off the second section and turn on the first section; 8-3 - inkjet logic element AND turn off the second section and turn on the third section; 8-31 - inkjet logic element AND turn off the third section and turn on the second section; 8-4, 8-41 - inkjet logic elements AND turn off the third section and turn on the fourth section; 8-42 is an inkjet logic element AND turning off the fourth section and turning on the third section; 9 - an analog pressure amplifier, 10 - a jet generator, 11 - a pulse counter, 12 - a reversible counter-pointer code plots, 13 - speed calculator.
Чувствительный блок 1 представляет собой трехмембранный элемент сравнения (например, типа П2ЭС.1) с дифференциальными соплами и инерционной массой 2, укрепленной на общем штоке мембран. Выходы камер блока 1, в которых расположены сопла, соединены между собой и с входом усилителя мощности 3. Перемещение Х инерционной массы 2 относительно корпуса блока в течение некоторого времени является мерой действующего ускорения j на чувствительный блок 1 и выражено формулой Х=k1j, а давление выхода блока связано с перемещением P1=k2X.The sensitive unit 1 is a three-membered element of comparison (for example, type P2ES.1) with differential nozzles and inertial mass 2, mounted on a common rod of membranes. The outputs of the chambers of block 1, in which the nozzles are located, are interconnected and with the input of the power amplifier 3. Moving X inertial mass 2 relative to the block body for some time is a measure of the effective acceleration j to the sensitive block 1 and is expressed by the formula X = k 1 j, and the outlet pressure of the block is associated with the displacement P 1 = k 2 X.
Усилитель мощности 3 (например, типа П2П.7) предназначен для создания выходного сигнала, равного по величине давления входному сигналу и усиленного по расходу. Давление выхода усилителя мощности, равное Р3=k3P1, поступает одновременно ко всем пневмоповторителям со сдвигом по участкам. Для примера приведено устройство, состоящее из четырех участков.Power amplifier 3 (for example, type P2P.7) is designed to create an output signal that is equal in magnitude to the pressure of the input signal and amplified by flow. The output pressure of the power amplifier, equal to P 3 = k 3 P 1 , enters simultaneously to all pneumatic repeaters with a shift in sections. An example is a device consisting of four sections.
Пневматические повторители со сдвигом 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 (например, типа П2П.2) предназначены для создания выходного сигнала, отличающегося по давлению от входного сигнала на постоянную величину Pi (величину сдвига) или на величину диапазона i от входной величины Δj, которая задается установочной пружиной и является постоянной во всем диапазоне допустимого изменения входного сигнала j, т.е. P4i=k4 (P3-Pi). Первый участок имеет сдвиг Pi1=0, второй Pi2=0,3, третий Pi3=0,6 атм, четвертый Pi4=0,9 атм относительно условного нуля Р3=0,1 атм. Кроме того, повторитель со сдвигом имеет упор ограничения максимального значения давления на участке, например на первом - 0,4 атм, на втором - 0,7 атм, на третьем - 1,0 атм, на четвертом - 1,3 атм.Pneumatic repeaters with a shift of 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 (for example, type P2P.2) are used to create an output signal that differs in pressure from the input signal by a constant value of P i (shift value) or by the value of the range i from the input quantity Δj, which is set by the installation spring and is constant in the entire range of permissible changes in the input signal j, i.e. P 4i = k 4 (P 3 -P i ). The first section has a shift P i1 = 0, the second P i2 = 0.3, the third P i3 = 0.6 atm, the fourth P i4 = 0.9 atm relative to the conditional zero P 3 = 0.1 atm. In addition, the repeater with a shift has an emphasis on restricting the maximum pressure in the section, for example, 0.4 atm on the first, 0.7 atm on the second, 1.0 atm on the third, and 1.3 atm on the fourth.
Дискретные клапаны 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 участков, выполненные, например, в виде струйных триггеров, предназначены для коммутации непрерывных сигналов давления Р3, пропорциональных измеряемому ускорению j и поступающих после усилителя мощности 3 через пневмоповторители со сдвигом 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 в выходное давление P5 для передачи его на аналоговый усилитель давления 9. Выходное давление пневмоповторителя имеет токовую связь со струйным триггером (клапаном), поскольку его аналоговый сигнал поступает в сопло питания триггера и далее в общую линию давления выхода, в которой обратные клапаны участков и переключение триггеров не позволяют смешивать выходные аналоговые сигналы по участкам. В процедуре измерения ускорения функционирует только один участок, остальные еще не включены в измерение или выведены из него.Discrete valves 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 sections, made, for example, in the form of jet triggers, are intended for switching continuous pressure signals P 3 proportional to the measured acceleration j and coming after the power amplifier 3 through pneumatic repeaters with by a shift of 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 to the output pressure P 5 for transferring it to the analog pressure amplifier 9. The output pressure of the pneumatic repeater is connected to the jet trigger (valve) because its analog signal enters the nozzle trigger power and further into the common line is crushed An output in which the check valves of the sections and the switching of the triggers do not allow mixing the analog output signals in the sections. In the acceleration measurement procedure, only one section functions, the rest are not yet included in or derived from the measurement.
Усилитель давления 9 аналоговых сигналов (например, типа П2ЭС.1) представляет собой трехмембранный элемент сравнения с дифференциальными соплами. Выходы камер блока, в которых расположены сопла, соединены между собой и с входом струйного преобразователя аналогового сигнала в частоту - струйного генератора 10. Двухвходовой усилитель, охваченный отрицательной обратной связью через пневмосопротивление с проводимостью koc и соединенный с атмосферой переменным сопротивлением с проводимостью k1, позволяет получить умножение входной величины на постоянный коэффициент более единицы в виде P9i=k9P5i.The pressure amplifier 9 analog signals (for example, type P2ES.1) is a three-membrane element for comparison with differential nozzles. The outputs of the chambers of the block in which the nozzles are located are connected to each other and to the input of an analog signal to frequency inkjet converter — a jet generator 10. A two-input amplifier covered by negative feedback through a pneumatic resistance with conductivity k oc and connected to the atmosphere with a variable resistance with conductivity k 1 , allows you to get the multiplication of the input quantity by a constant coefficient of more than one in the form P 9i = k 9 P 5i .
Струйный преобразователь 10 аналогового сигнала по расходу в выходной частотный сигнал давления - это струйный генератор (СГ), состоящий из нескольких (например, трех) дискретных струйных элементов, соединенных в последовательную схему и замкнутую на себя. СГ передает частотные импульсы давления в счетчик 11 в виде F11i=k11P9i.The jet converter 10 of the analog signal for flow into the output frequency pressure signal is a jet generator (SG), consisting of several (for example, three) discrete inkjet elements connected in a serial circuit and closed to itself. SG transmits frequency pressure pulses to the counter 11 in the form of F 11i = k 11 P 9i .
Струйный счетчик 11 пневматических импульсов давления передает в вычислитель 14, который интегрирует их с кодом от реверсивного счетчика-указателя кодов 12 того участка, на котором производилось измерение ускорения. Струйный счетчик 11 выполнен, например, в двоичном коде. Реверсивный счетчик 13 выполнен, например, по патенту №470801.The jet counter 11 of the pneumatic pressure pulses is transmitted to the calculator 14, which integrates them with the code from the reversible counter-pointer codes 12 of the section on which the acceleration was measured. The jet counter 11 is, for example, executed in binary code. Reversible counter 13 is made, for example, according to patent No. 470801.
Работает пневматическое устройство преобразования ускорения в скорость на пневматических элементах следующим образом.Works pneumatic device for converting acceleration into speed on pneumatic elements as follows.
Разделим весь диапазон измеряемого ускорения, например 4 g, несколькими участками, например, на 4, крайние значения которых будут соответствовать минимальному (например, 100 Гц) и максимальному значению по частоте f (например, 1000 Гц). Для повышения чувствительности по частоте f в предлагаемом устройстве введены пневматические элементы для каждого участка измерения. Весь диапазон изменения ускорения можно разделить на любые по величине участки и любое количество, т.е. увеличить точность измерения в наиболее значимых изменениях j.We divide the entire range of measured acceleration, for example 4 g, into several sections, for example, into 4, the extreme values of which will correspond to the minimum (for example, 100 Hz) and maximum value in frequency f (for example, 1000 Hz). To increase the sensitivity in frequency f in the proposed device introduced pneumatic elements for each measurement site. The entire range of changes in acceleration can be divided into sections of any size and any number, i.e. increase measurement accuracy in the most significant changes j.
Давление питания Pn подано в прибор и действует ускорение j при движении объекта на инерционную массу М. Подано давление на пневмоповторители со сдвигом 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 с начальным уровнем, например до 0,1 атм. Давление Р3 в общей линии, связанной с величиной ускорения j, поступает в пневмоповторители, которые ожидают своей очереди на включение в работу. Все триггеры 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 по участкам включены на закрытие, имеют на выходе «1», как показано на фиг.1.The supply pressure P n is supplied to the device and the acceleration j acts when the object moves to the inertial mass M. Pressure is applied to the pneumatic repeaters with a shift of 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 with an initial level, for example, up to 0.1 atm . The pressure P 3 in a common line associated with the magnitude of the acceleration j enters the pneumatic repeaters, which are waiting in line for inclusion in the work. All triggers 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 in sections are turned on for closing, have “1” at the output, as shown in Fig. 1.
На первом участке диапазона измерения ускорения j, например в пределах 0…1 g, формируется давление P3, например 0,1…0,4 атм, пропорциональное ускорению j, полученное инерционной массой 2, укрепленной на мембранном блоке. Полный диапазон входной линии давления Р3 изменяется в пределах 0,1…1,3 атм и соответствует полному диапазону ускорения 4 g и диапазону давления 0,05…0,2 атм в выходной линии давления P5 на любом участке приращения ускорения j. Каждый пневмоповторитель со сдвигом пропускает через себя диапазон давления в приращениях, равный 0,3 атм. По участкам эти диапазоны следующие - для первого 0,1≤Р3≤0,4 атм; для второго 0,4≤Р3≤0,7 атм; для третьего 0,7≤P3≤1,0 атм; для четвертого 1,0≤Р3≤1,3 атм.In the first part of the range of measurement of acceleration j, for example, in the range 0 ... 1 g, pressure P 3 is formed , for example 0.1 ... 0.4 atm, proportional to the acceleration j obtained by the inertial mass 2 mounted on the membrane block. The full range of the input pressure line P 3 varies within 0.1 ... 1.3 atm and corresponds to the full range of acceleration 4 g and the pressure range 0.05 ... 0.2 atm in the output pressure line P 5 at any section of the increment of acceleration j. Each repeater with a shift passes through itself a pressure range in increments of 0.3 atm. In areas these ranges are as follows - for the first 0.1 ≤ P 3 ≤0.4 atm; for the second 0.4 ≤ P 3 ≤0.7 atm; for the third, 0.7 P P 3 ат 1.0 atm; for the fourth, 1.0 Р P 3 1 1.3 atm.
Входное давление Р3 поступает в камеру пневмоповторителя со сдвигом 4-1 и далее аналоговый сигнал давления P4-1, не связанный током с входным давлением Р3, поступает в сопло питания струйного триггера 5-1. Далее под воздействием управляющего сигнала
Пневмоповторитель 6-1 первого участка пропускает давление Р3 в пределах, например, 0,1≤Р3≤0,4 атм, соответствующее изменению ускорения 0…1 g и давлению P5 в пределах 0,05≤0,2 атм. Далее сигнал проходит через усилитель давления участков 9, получая на выходе значение давления в пределах 0,1…1,0 атм, в струйный генератор 10, который развивает частоту, например 100…1000 Гц в диапазоне, близком к линейному. Струйный триггер 5-1 включает и удерживает связь с линией общего выходного давления P5 в течение изменения ускорения на первом участке 0…1 g.The pneumatic repeater 6-1 of the first section passes the pressure P 3 within, for example, 0.1 ≤ P 3 ≤0.4 atm, corresponding to a change in acceleration 0 ... 1 g and pressure P 5 within 0.05 ≤ 0.2 atm. Then the signal passes through the pressure amplifier of sections 9, receiving at the output a pressure value in the range 0.1 ... 1.0 atm, to the jet generator 10, which develops a frequency, for example 100 ... 1000 Hz in the range close to linear. Inkjet trigger 5-1 enables and maintains communication with the line of the total output pressure P 5 during the change of acceleration in the first section 0 ... 1 g.
Ускорение j увеличивается до 1 g. При достижении значения давления во входной линии P3 ~ 0,4…0,42 атм в выходной линии P5 давление на первом участке будет 0,21>0,2 атм, т.е. более верхнего порога (0,2 атм) струйного реле 6, которое переключает струю питания. Сигнал давления поступает в импульсатор 6-1 для передачи по трем направлениям: 1) в линию «+» в реверсивный счетчик 12 - указатель кода, фиксируя ввод кода «10» второго участка в измерение ускорения сигналом 20=1; 2) в струйный И элемент 8-2, куда поступает также импульс с выхода 20 реверсивного счетчика, и далее в триггер 5-2 для включения связи с линией общего выходного давления Р5 линии давления Р3 через пневмоповторитель со сдвигом 4-2 второго участка измерения ускорения j; 3) одновременно триггер 5-1 выключает из работы первый участок измерения ускорения j по сигналу от 8-2.The acceleration j increases to 1 g. Upon reaching the pressure value in the input line P 3 ~ 0.4 ... 0.42 atm in the output line P 5, the pressure in the first section will be 0.21> 0.2 atm, i.e. more than the upper threshold (0.2 atm) of the jet relay 6, which switches the power supply. The pressure signal is supplied to the pulse generator 6-1 for transmission in three directions: 1) to the “+” line to the reversible counter 12 - code indicator, fixing the input of the “10” code of the second section to the acceleration measurement by the signal 2 0 = 1; 2) in the jet element And 8-2, which also receives the pulse from the output 2 0 of the reverse counter, and then to the trigger 5-2 to enable communication with the line of the total output pressure P 5 pressure lines P 3 through the pneumatic repeater with a shift of 4-2 of the second plot measuring acceleration j; 3) at the same time, trigger 5-1 turns off the first section of the acceleration measurement j from the signal from 8-2.
После этого давление Р3 не поступает на первый участок, поступает только на второй участок и далее включаются в работу пневматические пороговые элементы, общие для всех участков измерения ускорения j.After that, the pressure P 3 does not flow to the first section, only to the second section, and then pneumatic threshold elements common to all sections of the acceleration measurement j are switched on.
Число импульсов струйного генератора 10 на первом участке накапливается счетчиком 11 и передается вычислителю 13 на струйных триггерах за период времени, которое отражает скорость объекта, передвигающегося с ускорением j≤1 g на отрезке времени 0…t1. При переходе на второй участок измерения ускорения набранное число импульсов давления на первом участке обнуляется по команде вычислителя 13 и начинается набор числа импульсов для второго участка. Обнуление возможно также периодически или после подсчета величины скорости на первом участке. При ускорении
На втором участке диапазона измерения ускорения j, например в пределах 1 g … 2 g, чувствительным элементом 1 формируется давление Р3, например 0,4…0,7 атм, пропорциональное ускорению j. В общей линии давления P5 этому соответствует вырабатываемое пневмоповторителем 4-2 через струйный триггер давление 0,05…0,2 атм.In the second part of the range of measurement of acceleration j, for example, within 1 g ... 2 g, pressure P 3 is formed by the sensor element 1, for example 0.4 ... 0.7 atm, which is proportional to the acceleration j. In the common pressure line P 5 this corresponds to the pressure generated by the pneumatic repeater 4-2 through the jet trigger 0.05 ... 0.2 atm.
Измерение на этом участке снова начинается с минимальной частоты f струйного генератора 10, т.к. пневмоповторитель 4-2 начинает свою работу с минимального давления 0,1 атм, благодаря свойству сдвига передает в линию питания триггера 5-2 сигнал 0,1 атм и через струйный генератор 10 проходит минимальный расход Q. Увеличивается давление P5 и усилитель 9 подает в СГ расход с увеличенным давлением (~6 раз) на увеличение частоты.The measurement in this section starts again with the minimum frequency f of the jet generator 10, because the pneumatic repeater 4-2 starts its operation with a minimum pressure of 0.1 atm, due to the shift property it transmits a 0.1 atm signal to the trigger supply line of trigger 5-2 and the minimum flow rate Q passes through the jet generator 10. The pressure P 5 increases and amplifier 9 delivers SG flow with increased pressure (~ 6 times) to increase the frequency.
При увеличении ускорения j>1 g увеличивается давление Р3, которое проходит в камеру обратной связи мембранного сумматора 1 для компенсации возросшего ускорения j, т.е. контур обратной связи продолжает работать на втором участке ускорения, также и на последующих участках, независимо от включенного/выключенного участка измерения. Обратные клапаны 5-11, 5-21, 5-31, 5-41 обеспечивают независимость работы по участкам.With increasing acceleration j> 1 g, the pressure P 3 increases, which passes into the feedback chamber of the membrane adder 1 to compensate for the increased acceleration j, i.e. The feedback loop continues to operate in the second acceleration section, as well as in subsequent sections, regardless of the on / off measurement section. Check valves 5-11, 5-21, 5-31, 5-41 provide independence of work on sites.
При неожиданном изменении направления приращения ускорения j с «+» на «-» на втором участке в общей выходной линии давление уменьшается до величины, например, Р5<0,05 атм давления, поступающего от сопла струйного реле 7. Реле 7 переключается, посылая сигнал через импульсатор 7-1 по направлениям: 1) в реверсивный счетчик 12 для изменения кода на «00» и выработки сигнала
Дальнейшее падение ускорения j<0 при наличии сигнала импульсатора 7-1 и появление от реверсивного счетчика сигналов
При обратном изменении (на +) приращения величины ускорения j на первом участке вновь давление в линии Р3 увеличивается. Входное давление Р3 поступает в камеру пневмоповторителя со сдвигом 4-1 и аналоговый сигнал давления P4-1 поступает в сопло питания струйного триггера 5-1. Далее под воздействием управляющего сигнала
На втором участке измерения приращения ускорения j давление Р3 достигнет своего максимального значение (>0,7 атм), в линии Р5 давление будет соответствовать величине >0,2 атм, вырабатываемое пневмоповторителем со сдвигом 6-2. При этом переключается реле 6, которое, как и на первом участке, через импульсатор 6-1 подает сигнал в реверсивный струйный счетчик - указатель кода 12 для перехода на код «01» третьего участка, который сигналом
Число импульсов струйного генератора 10 фиксируется вычислителем 13, которое отражает скорость объекта, передвигающегося с ускорением 1 g ≤ j ≤ 2 g на отрезке времени t1…t2. При ускорении j>2 g выходная частота f имеет максимальное значение.The number of pulses of the jet generator 10 is fixed by the calculator 13, which reflects the speed of an object moving with acceleration 1 g ≤ j ≤ 2 g in the time interval t1 ... t2. When accelerating j> 2 g, the output frequency f has a maximum value.
На третьем участке диапазона измерения ускорения j, например в пределах 2 g … 3 g, формируется давление Р3, например 0,7…1,0 атм, пропорциональное ускорению j. В линии давления P5 третьего участка формируется давление 0,05…0,2 атм.In the third section of the acceleration measuring range j, for example within 2 g ... 3 g, a pressure P 3 is formed , for example 0.7 ... 1.0 atm, proportional to the acceleration j. A pressure of 0.05 ... 0.2 atm is formed in the pressure line P 5 of the third section.
В начале третьего участка при j≥2 g частота f струйного генератора 10 снова равна минимальному значению. При j=3 g частота f максимальна. При давлении в линии P5>0,2 атм вырабатываются три сигнала - от импульсатора 6-1, от реверсивного счетчика 12 с кодом «11» сигналы 20=1 и 21=1, которые вместе включают триггер 5-4 и выключают триггер 5-3. Теперь работает четвертый участок.At the beginning of the third section with j≥2 g, the frequency f of the jet generator 10 is again equal to the minimum value. For j = 3 g, the frequency f is maximum. At a pressure in the line P 5 > 0.2 atm, three signals are generated - from the pulse generator 6-1, from the counter 12 with the code "11" signals 2 0 = 1 and 2 1 = 1, which together trigger 5-4 and turn off trigger 5-3. Now the fourth section is working.
При уменьшении величины ускорения менее 3 g уменьшается давление в линии P5<0,05 атм. При этом вырабатываются следующие сигналы - от импульсатора 7-1 по линии «-» в реверсивный счетчик 12, который переходит на код третьего участка «01» и вырабатывает сигнал
Если измерение производилось на четвертом участке и ускорение продолжает увеличиваться, при котором давление в линии становится Р3>1,3 атм, то давление в камере ОС чувствительного блока 1 уже не компенсируется. При этом мембранный блок устанавливается на упор вблизи сопла слива, максимальное давление не меняется и процедура измерения ускорения не осуществляется до тех пор, пока ускорение не снизится <4 g и мембранный блок изменит свое положение.If the measurement was performed in the fourth section and the acceleration continues to increase, at which the pressure in the line becomes P 3 > 1.3 atm, then the pressure in the OS chamber of the sensing unit 1 is no longer compensated. In this case, the membrane block is set to a stop near the drain nozzle, the maximum pressure does not change and the acceleration measurement procedure is not performed until the acceleration decreases <4 g and the membrane block changes its position.
Однако измерение внутри четвертого участка производится при изменении ускорения в «+» и «-» и при уменьшении ускорения j<3 g происходит переключение пневмоэлементов для включения в работу третьего участка измерения, подобно описанному ранее переходу во второго участка на первый.However, the measurement inside the fourth section is performed when the acceleration is changed to “+” and “-” and when the acceleration j <3 g decreases, the pneumatic elements are switched to turn on the third measurement section, similar to the transition to the first section described above.
Сумма числа импульсов струйного генератора 10 по измерительным участкам со своими кодами, подсчитанная вычислителем 13, выражает скорость объекта в конце третьего участка в течение некоторого периода времени.The sum of the number of pulses of the jet generator 10 over the measuring sections with their codes, calculated by the calculator 13, expresses the speed of the object at the end of the third section over a period of time.
В данном примере устройства число участков измерения всего диапазона ускорения j равно четырем. Если число участков >4, то необходимо в схему, приведенную на фиг.1, добавить функциональные элементы, аналогичные участку 4.In this example device, the number of measurement sections of the entire acceleration range j is four. If the number of sections> 4, then it is necessary to add functional elements similar to section 4 to the circuit shown in Fig. 1.
Таким образом, предложенный способ увеличивает точность измерения ускорения путем деления всего диапазона на отдельные измерительные участки и преобразование его в скорость частотным способом с помощью пневматических элементов.Thus, the proposed method increases the accuracy of measuring acceleration by dividing the entire range into separate measuring sections and converting it into speed in a frequency manner using pneumatic elements.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009148151/28A RU2421734C1 (en) | 2009-12-25 | 2009-12-25 | Method for pneumatic conversion of body acceleration to velocity and device for implementing said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009148151/28A RU2421734C1 (en) | 2009-12-25 | 2009-12-25 | Method for pneumatic conversion of body acceleration to velocity and device for implementing said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2421734C1 true RU2421734C1 (en) | 2011-06-20 |
Family
ID=44738126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009148151/28A RU2421734C1 (en) | 2009-12-25 | 2009-12-25 | Method for pneumatic conversion of body acceleration to velocity and device for implementing said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2421734C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601271C1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method for pneumatic frequency measuring body acceleration |
| RU2773115C1 (en) * | 2021-08-06 | 2022-05-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА Российский технологический университет» | Jet-pneumatic semi-proportional regulator |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB244330A (en) * | 1925-04-27 | 1925-12-17 | Electricite Et De Mecanique Pr | Improvements in or relating to pneumatic power transforming apparatus |
| US3597598A (en) * | 1964-12-14 | 1971-08-03 | North American Rockwell | Method and means for transforming the acceleration signals generated by accelerometers in a first coordinate system into acceleration signals in a second coordinate system |
| RU2199754C2 (en) * | 2001-05-10 | 2003-02-27 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Device for transforming inertial data |
| CN1482466A (en) * | 2003-07-24 | 2004-03-17 | 昱 胡 | Rotation rate-analog voltage transformation module |
-
2009
- 2009-12-25 RU RU2009148151/28A patent/RU2421734C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB244330A (en) * | 1925-04-27 | 1925-12-17 | Electricite Et De Mecanique Pr | Improvements in or relating to pneumatic power transforming apparatus |
| US3597598A (en) * | 1964-12-14 | 1971-08-03 | North American Rockwell | Method and means for transforming the acceleration signals generated by accelerometers in a first coordinate system into acceleration signals in a second coordinate system |
| RU2199754C2 (en) * | 2001-05-10 | 2003-02-27 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Device for transforming inertial data |
| CN1482466A (en) * | 2003-07-24 | 2004-03-17 | 昱 胡 | Rotation rate-analog voltage transformation module |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РАННЕВ Г.Г., ТАРАСЕНКО А.П. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ. - М.: ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР АКАДЕМИЯ, 2008. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601271C1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method for pneumatic frequency measuring body acceleration |
| RU2773115C1 (en) * | 2021-08-06 | 2022-05-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА Российский технологический университет» | Jet-pneumatic semi-proportional regulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103048484B (en) | Speed measurement system and method of servo motor | |
| SE500754C2 (en) | Flowmeter | |
| US11401160B2 (en) | MEMS sensor detection device and MEMS sensor system | |
| CN107131653B (en) | Control device of gas water heater, gas water heater and calculation method of water flow of gas water heater | |
| EP2253942B1 (en) | Hybrid level measurement system | |
| CN103869383A (en) | Atmosphere data computer based on Kalman filtering algorithm and implementing method of atmosphere data computer | |
| EP2972109B1 (en) | Process measurement system with variable amplitude sensor excitation | |
| RU2421734C1 (en) | Method for pneumatic conversion of body acceleration to velocity and device for implementing said method | |
| CN106052689A (en) | IMU (inertial measurement unit) signal acquisition system based on C8051F064 single chip microcomputer | |
| RU2421733C1 (en) | Method of measuring velocity and pneumatic body velocimeter | |
| US8184503B2 (en) | Process measurement instrument with target rejection | |
| RU2420745C1 (en) | Medium movement velocity measurement method and device for its implementation | |
| Huang et al. | Nonintrusive pressure measurement with capacitance method based on FLANN | |
| JP4278171B1 (en) | Ultrasonic flow meter and flow measurement method | |
| US8125280B2 (en) | Method for regulating an excited oscillation | |
| RU236709U1 (en) | Device for remote measurement of the conversion factor of a piezoelectric accelerometer on operating equipment | |
| CN103604560A (en) | Pressure sensor with automatic reference | |
| RU204614U1 (en) | Device for remote measurement of the conversion coefficient of a piezoelectric accelerometer in operating mode | |
| US9898193B2 (en) | Application-specific integrated circuit and measurement transmitter having such a circuit | |
| RU231222U1 (en) | Barometric instrument for measuring altitude and speed parameters of aircraft | |
| RU237152U1 (en) | Barometric instrument for measuring altitude and speed parameters of aircraft | |
| US5675091A (en) | Step-wise tracking electronic filter with offset up and down transition | |
| Ilieva-Obretenova | Simulation design of piezoelectric ultrasonic IoT-sensor (PMUT) | |
| CN109708669A (en) | An accelerometer signal processing system and method | |
| SU336520A1 (en) | ALL-UNION j [lATEIiTeO-T [X ^ :; P! EnHAn | |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181226 |