SU736035A1 - Measuring device for gravimetric sensors with non-linear frequency output - Google Patents

Description

подвеса, и два смесител , входы которых подключены к генератору опорной частоты, выход одного соединен с одним электродвигатем , а выход другого - с другим электродвигателем . Кроме того соединени  датчика угла с датчиком моментов и смесителей с электродвигател ми выполнены посредством усилителей.suspension, and two mixers, the inputs of which are connected to the reference frequency generator, the output of one is connected to one electric motor, and the output of the other - to another electric motor. In addition, the connection of the angle sensor with the torque sensor and the mixer with electric motors is made by means of amplifiers.

На чертеже изображена функциональна  схема предложенного устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.

Устройство содержит синхронный электродвигатель 1, установленный в кардановом подвесе с внутренней осью 2 и внешней осью 3 таким образом, что его центр т жести совмещен с точкой пересечени  осей 2 и 3. На оси 2 расположены датчик моментов 4 и датчик угла 5, электрически св занные между собой посредством усилител  6, С осью 3 св зан вал второго синхронного электродвигател  7. Обмотка двигател  I подключена к генератору 8 опорной частоты через последовательно расположенные смеситель 9 и усилитель 10, а обмотка двигател  7 аналогичным образом подключена к генератору 8 через смеситель 11 и усилитель 12. Дл  подключени  предложенного измерительного устройства к гравиметрическому датчику 13, выход датчика 13 соедин етс  со входами смесителей 9 и 11. Режим работы смесителей 9 и 11 устанавливаетс  таким, чтобы выходна  частота смесител  9 была равна сумме частот генератора 8 и датчика 13, а выходна  частота смесител  11 - разности этих же частот.The device contains a synchronous motor 1 installed in a gimbal with an internal axis 2 and an external axis 3 in such a way that its center of gravity is aligned with the intersection point of axes 2 and 3. On axis 2, there is a torque sensor 4 and an angle sensor 5 electrically connected among themselves by means of an amplifier 6, the shaft 3 is connected to the shaft of the second synchronous motor 7. The winding of the motor I is connected to the generator 8 of the reference frequency through a serially located mixer 9 and the amplifier 10, and the winding of the motor 7 in a similar way Connected to generator 8 through mixer 11 and amplifier 12. To connect the proposed measuring device to the gravimetric sensor 13, the output of sensor 13 is connected to the inputs of mixers 9 and 11. The operating mode of mixers 9 and 11 is set so that the output frequency of mixer 9 is equal to the sum frequency generator 8 and sensor 13, and the output frequency of the mixer 11 - the difference of the same frequency.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Вначале частота генератора 8 устанавливаетс  равной частоте датчика 13. При этом электродвигатель 1 приходит во вращение, а вал электродвигател  7 не вращаетс , поскольку частота питающего напр жени  равна нулю. При изменении ускорени  с лы т жести измен етс  выходна  частота датчика 13, и вал двигател  7 приходит во вращение . Вследствие этого двигатель 1, представл ющий собой астатический гироскоп, начинает прецессировать вокруг оси 2. Угол отклонени  двигател  1 от исходного положени  измер етс  датчиком угла 5, который электрически управл ет датчиком моментов 4. При отклонении двигател  1 на некоторый угол датчик 4 вырабатывает и подает на двигатель 1 момент, противоположно направленный и равный по величине гироскопическому моменту, вызвавщему прецессию . Вследствие этого прекращаетс  вращение двигател  1 вокруг оси 2. Угол отклонени  двигател  1 от исходного положени , фиксируемый датчиком угла 5, служит мерой изменени  силы т жести. Так как гироскопический момент, вызывающий прецессию двигател  1, равен произведению угловой скорости вращени  двигател  7 и собственного кинетического момента двигател  1, а эти величины , в свою очередь, соответственно пропорциональны разности и частот генератора 8 и гравиметрического датчика 13, то гироскопический момент и равный ему компенсирующий момент, вырабатываемыйInitially, the frequency of the generator 8 is set equal to the frequency of the sensor 13. In this case, the electric motor 1 rotates and the shaft of the electric motor 7 does not rotate, since the frequency of the supply voltage is zero. When the acceleration changes, the output frequency of the sensor 13 changes, and the motor shaft 7 rotates. As a result, motor 1, which is an astatic gyroscope, begins to precess around axis 2. The deflection angle of motor 1 from its initial position is measured by an angle sensor 5, which electrically controls torque sensor 4. When the motor 1 is deflected at a certain angle, sensor 4 produces and delivers on the engine 1, the moment opposite to and equal in magnitude to the gyroscopic moment causing precession. As a result, the rotation of the engine 1 around the axis 2 is stopped. The angle of deviation of the engine 1 from the initial position, fixed by the angle sensor 5, serves as a measure of the change in gravity. Since the gyroscopic moment causing the precession of the engine 1 is equal to the product of the angular rotational speed of the engine 7 and the proper kinetic moment of the engine 1, and these values, in turn, are respectively proportional to the difference between the frequencies of the generator 8 and the gravimetric sensor 13, the gyroscopic moment is equal to momentum produced

датчиком 4, пропорциональны разности квадратов указанных частот. Если между углом отклонени  двигател  1, измер емым датчиком 5, и моментом, вырабатываемым датчиком 4, установить линейную зависимость, то угол отклонени  двигател  1 также пропорционален разности квадратов указанных выще частот, это приводит к линейной зависимости между изменением ускорени  силы т жести и мерой этого изменени  - углом отклонени  двигател  1, фиксируемым датчиком 5.sensor 4, proportional to the difference of the squares of these frequencies. If a linear relationship is established between the deflection angle of the engine 1 measured by the sensor 5 and the torque generated by the sensor 4, the deflection angle of the engine 1 is also proportional to the difference of squares of the above frequencies, this leads to a linear relationship between the acceleration of gravity and the measure of changes - engine deflection angle 1 fixed by sensor 5.

Предложенное устройство характеризуетс  тем, что процесс формировани  отсчетов , пропорциональных измер емым приращени м ускорени  силы т жести, на выходе устройства происходит непрерывно с достаточно высокой точностью, и процедура линеаризации выходного сигнала гравиметров с квадратичной характеристикой осуществл етс  простыми средствами, включающими хорошо отработанные и широко примен емые в гироскопии и приборной автоматикеThe proposed device is characterized by the fact that the process of forming samples, proportional to the measured increments of acceleration of gravity, at the output of the device occurs continuously with sufficiently high accuracy, and the linearization of the output signal of gravimeters with a quadratic characteristic is carried out by simple means, including well-developed and widely used Used in gyroscopy and instrument automation

элементы и узлы (датчики углов и моментов , синхронные двигатели, усилители и др.).elements and nodes (angle and moment sensors, synchronous motors, amplifiers, etc.).

Claims (2)

1. Измерительное устройство дл  гравиметрических датчиков с нелинейным частотным выходом, содержащее генератор опорной частоты, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности измерений, в нем1. A measuring device for gravimetric sensors with a non-linear frequency output, comprising a reference frequency generator, characterized in that, in order to improve measurement accuracy, therein установлены карданов подвес с уравновешенным в нем синхронным электродвигателем , датчик угла и датчик момента, расположенные на внутренней оси подвеса и электрически соединенные между собой, второй синхронный электродвигатель с валом, св занным с внешней осью подвеса, и два смесител , входы которых подключены к генератору опорной частоты, выход одного соединен с одним электродвигателем, а выход другого - с другим электродвигателем.Cardan hanger with a synchronous electric motor balanced in it, an angle sensor and a torque sensor located on the internal axis of the suspension and electrically interconnected, a second synchronous electric motor with a shaft connected to the external axis of the suspension, and two mixers whose inputs are connected to a generator frequency, the output of one is connected to one electric motor, and the output of the other is connected to another electric motor. S 2. Измерительное устройство по п. 1, отличающеес  тем, что соединени  датчика угла с датчиком моментов и смесителей с электродвигател ми выполнены посредством усилителей.S 2. A measuring device according to claim 1, characterized in that the connections of the angle sensor with the torque sensor and the mixers with electric motors are made by means of amplifiers. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination I. Миронов В. С. Курс гравиразведки. 1972, с. 112.I. Mironov V.S. Gravi-exploration course. 1972, p. 112 2. Новицкий П. В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. 1970, с. 257 (прототип).2. Novitsky P.V. and others. Digital devices with frequency sensors. 1970, p. 257 (prototype).