[其他]伺服式垂直加速度计

说明书

本实用新型涉及一种船用或浮标用测量波浪的垂直加速度计，特别是一种以差动变压器作为位移敏感元件的高精度的伺服式垂直加速度计。

现今海浪研究中认为海浪是无限多振幅不等、频率不同、方向不同、相位杂乱的正弦波叠加而成。海浪表面质点作周期性振动，质点在不同时刻具有不同的加速度，因此测得海浪表面某点的垂直加速度后，经二次积分即得波高。我国以往的船用垂直加速度计，具有一个垂直的振动系统，即由压力弹簧、膜片、重锤及机电转换器的次级线圈组成的测量加速度的弹性系统。该加速度计通过本身的万向支架安装在船艏或浮标的稳定平台上，当船艏或浮标随波浪起伏时，弹性系统作垂直振动，其位移大小反映了船艏处的加速度变化。由于它属于开环式传感器，和采用变压器式传感器作为位移敏感元件，因此存在着线性误差大，稳定性差、频率范围窄（频率范围0.05——0.5HZ）等缺点。另外该船用垂直加速度计，对弹性元件和机电转换器另件精度要求高，如压力弹簧的线性精度必须在0.5％以下，这对生产带来了困难。〔日〕公开特许公报（昭58－90175）的加速度计是属于伺服式加速度计，它采用光电敏感器件作为偏位检测器，通过光导纤维与发光器件和受光器件相连接，该加速度计对光电器件、材料以及加工工艺要求很高，且其具体技术指标和应用范围未见报导。而本实用新型采用差动式变压器作位移传感器，采用特殊的结构与设计，作方便，特别具有精度高、易制作、操适于船用或浮标上测量波浪的垂直加速度。

本实用新型的目的是根据力平衡式传感器的原理，采用特殊的结构，设计一种具有高精度、高稳定性、交感影响小、动态特性好、结构简单、零点易调等优点的伺服式垂直测波加速度计。

本实用新型的任务是以如下方式完成的：

本伺服式垂直加速度计的弹性系统在加速度作用下，惯性质量由于惯性力的作用偏离了零点位置，具有高灵敏度的位移传感器——差动变压器检测出此位移值，并发出与此位移值成线性关系的电讯号，电讯号经过伺服放大器向作为反馈交换器的磁电力发生器供给电流，磁电力发生器产生一个与位移值方向相反的电磁力，该力使惯性质量趋向零点位置，由于此时是电磁力加上极小的机械弹簧的弹性力与引起偏位的惯性力相平衡，所以伺服放大器输出的电流就是输入量——加速度的测量结果。由于本实用新型的设计基于力平衡式传感器原理，和采用高灵敏度的差动变压器作为位移敏感元件，（灵敏度为100mv／mm）。本实用新型的差动变压器设置于与磁电力发生器具有同一轴线，柔性很好的弹簧膜片和高的系统刚度，可使传感器的位移量约束在很小的范围内，因而传感器的动态特性较之原来的船用垂直加速度计好，在正弦激励时，使用的频率范围由过去的0.05——0.5HZ提高到0——2HZ，对瞬态时间输入信号能更准确的复现。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

附图1为本实用新型的原理图；

附图2为本实用新型的一种具体结构的纵向剖面图；

附图3为图2的伺服式垂直加速度计A－A横向剖面图；

附图4为图2的伺服式垂直加速度计B－B横向剖面图。

参看附图1，惯性质量（1－2）由于惯性力的作用偏离了零点位置；灵敏度很高的差动变压器（1－1）检测出此位移值，并发出与此位移值成比例的电讯号，此电讯号经过伺服放大器（1－5）和一个微分校正环节（α为微分环节的时间常数，其目的是提高系统的稳定性），向作为反馈交换器的磁电式力发生器（1－3）供给电流，磁电式力发生器（1－3）产生一个与位移值方向相反的电磁力，该力使惯性质量（1－2）趋向零点位置，由于此时是电磁力加上极小的机械弹簧（1－4）的弹性力与引起偏位的惯性力相平衡，所以经伺服放大器（1－5）输出的电流就是输入量——加速度的测量结果。