物体运动状态测量方法及其装置的制作方法

专利名称：物体运动状态测量方法及其装置的制作方法
专利说明 本发明涉及到物体运动状态测量领域，特别是涉及到利用固定在被测物体上的敏感元件实现的物体运动状态测量领域。
客观物体是在不断地运动着地，人们要想认识并利用它就必须对物体的运动状态进行测量。在现有技术中有许多种测量物体运动状态的方法和装置，如测量汽车运动状态的轴转速测量方法和利用空速管实现的飞机飞行状态测量方法等。
本发明的目的在于提供一种新的物体运动状态测量方法及其装置。
本发明的测量装置具有一个主传感器、一组附助传感器、一个动静系转换电路、一个输出电路。
上述的主传感器安装在被测物体的某一位置上，并对该位置的运动状态敏感，产生出与作用在主传感器上的力的动系分力相对应的电信号。
上述的动系分力是指作用在主传感器上的力在以主传感器所在位置为中心建立的座标系中的分力。以下称主传感器所在的位置为主测试位置，称以主传感器所在的位置为中心建立的座标系为动系。
上述的一组附助传感器是由一个或一个以上的附助传感器组成。附助传感器安装在被测物体上的附助测试位置上，并对其所在的附助测试位置的运动状态敏感，产生出与作用在附助传感器上的力的动系分力相对应的电信号。上述的附助测试位置是指在被测物体上的，且在上述的动系的座标轴上的除上述的主测试位置以外的位置。上述的动系分力是指作用在附助传感器上的力在上述动系中的分力。
上述的动静系转换电路接收由上述的主传感器和附助传感器输出的电信号。根据主传感器与附助传感器间的距离、主传感器和附助传感器的质量、主传感器与附助传感器输出的信号的对应信号的差值及该差值的持续时间，动静系转换电路转换出和动系相对于静系的扭转角相对应的电信号，并利用该信号和由上述的主传感器和附助传感器中的某个传感器输出的电信号转换出与作用在该传感器上的力的静系分力相对应的电信号。上述的静系是指以某一静止参照物为参照物建立的座标系。上述的静系分力是指作用在上述的传感器上的力在静系中的分力。
上述的动静系转换电路可以输出与动系相对于静系转动的转动状态参数相对应的电信号，该转动状态参数可以包括反映转动角的参数及反映转动角速度、角加速度的参数。
上述的输出电路接收由上述的动静系转换电路输出的与作用在某个传感器上的力的静系分力相对应的电信号，并根据该传感器的质量、被测物体运动时间转换出与该传感器在静系中的平动状态参数相对应的信号。
本发明的测量装置还可以具有一个信号处理电路，该电路接收由上述的输出电路输出的与某个传感器在静系中的平动运动状态参数相对应的电信号或还接收由上述的动静系转换电路输出的与动系相对于静系的转动状态参数相对应的电信号，并对所接收的信号进行数据处理。上述的数据处理是指数据显示，数据记录，数据分析。上述的信号处理电路可以是由计算机系统组成。
本发明的测量方法利用一个固定安装在被测物体的主测试位置上的主传感器和一组固定在被测物体的附助测试位置上的附助传感器做为被测物体的运动状态传感部件，当被测物体运动状态发生变化时，被测物体上的上述的主测试位置和附助测试位置的运动状态也随之变化，上述的主传感器和附助传感器将由此引起的作用在主传感器和附助传感器上的力转换为与该力的动系分力相对应的电信号。本发明的测量方法利用主传感器和附助传感器输出的上述的电信号的对应信号的差值及其持续时间、主传感器和附助传感器之间的间距、主传感器和附助传感器的质量转换出反映上述动系和静系之间的扭转角度的信号，利用反映上述动系与静系之间的扭转角度的信号将由某一传感器输出的电信号转换为与作用在该传感器上的力的静系分ο喽杂Φ男藕牛倮蒙鲜龅挠胱饔迷谀骋淮衅魃系牧Φ木蚕捣至ο喽杂Φ男藕藕透么衅鞯闹柿俊⒈徊馕锾逶硕奔渥怀鲇敫么衅髟诰蚕抵械钠蕉刺问喽杂Φ男藕拧 上述的反映动系和静系之间的扭转角度的信号和反映某一传感器相对于静系的平动运动状态参数的信号反映了被测物体的运动状态。
本发明的测量方法及其装置不仅不同于现有技术中的物体运动状态测量方法及其装置，而且具有测量精度不易受运动物体周围环境因素影响，可连续测量物体相对于静止参照系的多种运动状态参数的优点。
本发明的方法及其装置应用范围很广，不仅适于测量在二维平面或三维空间运动的物体的运动状态，如火箭、卫星、飞机、船舶、坦克、汽车，还可以应用于高度、距离、方向、位置、水平度等静态参数的测量。
本发明的方法及其装置还可以应用于物体运动轨迹、状态的记录，还可以应用于物体运动轨迹或状态的自动控制。


图1所示为本发明的装置的传感器的说明图。
图2所示为本发明的装置的传感器的说明图。
图3所示为本发明的装置的传感器的说明图。
图4所示为本发明的装置所采用的第一实施例的传感器的说明图。
图5所示为本发明的装置所采用的第二实施例的传感器的说明图。
图6所示为本发明的装置所采用的第一实施例的电路说明图。
图7所示为本发明的装置所采用的第二实施例的电路说明图。
为了进一步说明本发明的物体运动状态测量方法及其装置，下面例举本发明所选用的第一实施例。
在本发明所选用的第一实施例中，物体运动状态测量装置是由一个主传感器、两个附助传感器、一个动静系转换电路、一个输出电路组成。
上述的主传感器是由固定安装在被测物体(u)的主测试位置(K1)上的主传感器(1)构成，上述的两个附助传感器是由固定安装在被测物体(u)的附助测试位置(K2、K3)上的附助传感器(2、3)组成，参考图4，当以主传感器(1)所在的主测试位置(K1)为中心建立一个座标系X-Y-Z-O，则附助传感器(2)的位置(K2)在该座标系的Y轴上，附助传感器(2)所在位置的中心点距该座标系的中心点的距离为l长，附助传感器(3)的位置(K3)在该座标系的X轴上，附助传感器(3)的中心点距该座标系的中心点的距离为l长。以下称座标系X-Y-Z-O为静系。
在本实施例中，主传感器(1)是由一个标准质量块(M1)和三个压电敏感片(4、5、6)组成。参考图1，当主传感器(1)安装在被测物体(u)上时，压电敏感片(4、5、6)固定安装在标准质量块(M1)和被测物体(u)之间，三个压电敏感片(4、5、6)中，一个压电敏感片仅对作用在压电敏感片上的力的沿动系Z轴的分力敏感，产生与其对应的电信号;一个压电敏感片仅对作用在压电敏感片上的力的沿动系Y轴的分力敏感产生与其对应的电信号;另一个压电敏感片仅对作用在压电敏感片上的力的沿动系X轴的分力敏感产生与其对应的电信号。以下将作用在压电敏感片(4、5、6)上的力的沿动系Z轴的分力用F1z表示，沿动系Y轴的分力用F1y表示，沿动系X轴的分力用F1x表示。
附助传感器(2)是由一个标准质量块(M2)和两个压电敏感片(7、8)组成。参考图2，当附助传感器(2)安装在被测物体(u)上时，压电敏感片(7、8)固定安装在被测物体(u)和标准质量块(M2)之间;两个压电敏感片(7、8)中，一个压电敏感片仅对作用在压电敏感片上的力的沿动系X轴的分力敏感，产生与其对应的电信号;另一个压电敏感片仅对作用在压电敏感片上的力的沿动系Z轴的分力敏感，产生与其对应的电信号。以下将作用在压电敏感片(7、8)上的力的沿动系X轴的分力用F2x表示，沿动系Z轴的分力用F2z表示。
附助传感器(3)是由标准质量块(M3)和压电敏感片(9)组成。参考图3，当附助传感器(3)安装在被测物体(u)上时，压电敏感片(9)固定安装在标准质量块(M3)和被测物体(u)之间，压电敏感片(9)仅对作用在该压电敏感片上的力的沿动系Z轴的分力敏感，产生与其对应的电信号。以下将作用于压电敏感片(9)上的力的沿动系Z轴的分力用F3z表示。
在本实施例中，上述的压电敏感片(4、5、6、7、8、9)可以用石英晶体的X切族晶片和Y切族晶片构成，其中X切族晶片的表面电荷只与其表面的正压力成正比而与其它力无关，Y切族晶片的表面电荷只与其表面上的沿晶轴方向的切应力成正比而与其它力无关，参见《压电学》、《压电石英力传感器与动态切削测力仪》一书。
在本实施例中，上述的三个标准质量块(M1、M2、M3)的质量相同，均为m，且远大于石英晶片的质量。
为了进一步说明本实施例，特对如下符号进行定义 1、对以某一静止参照物为参照物建立的静止座标系，以下称静系，其三个座标轴的符号为X1、Y1、Z1。
2、Fx表示作用在主传感器(1)上的力沿静系X1轴的分力。
Fy表示作用在主传感器(1)上的力沿静系Y1轴的分力。
Fz表示作用在主传感器(1)上的力沿静系Z1轴的分力。
3、α、β、γ表示动系和静系的扭转角。
α、β、γ表示α、β、γ角的角速度。
α、β、γ分别满足如下关系

上述符号中的Wx、Wy、Wz和

x、

y、

z表示动系相对于静系的转动角速度和角加速度。
由上述的符号定义可得到作用于主传感器(1)上的动系分力F1x、F1y、F1z与静系分力Fx、Fy、Fz的转换关系
上述的公式5也可应用于将作用在任一传感器上的力的动系分力转换为静系分力。
本实施例中，动静系转换电路是由电路(10)和电路(11)组成。参考图6，电路(10)具有五个输入端(G1、G2、G3、G4、G5)，其中输入端(G1)接收来自传感器(2)的与F2z相对应的电信号，输入端(G2)接收来自传感器(1)的与F1z相对应的电信号，输入端(G3)接收来自传感器(3)的与F3z相对应的电信号，输入端(G4)接收来自传感器(2)的与F2x相对应的电信号，输入端(G5)接收来自传感器(1)的与F1x相对应的电信号。输入端(G1、G2、G3、G4、G5)各自连接一个前置电路(12、13、14、15、16)。前置电路是由滤波电路和放大电路构成，用来消除输入信号中的噪声信号，如用于消除由于被测物体的机械振动引起的噪声信号，并将有效信号进行放大。
输入端(G1)连接电路(12)的输入端，电路(12)的输出端连接加法器(18)的一个输入端，输入端(G2)连接电路(13)的输入端，电路(13)的输出端连接反相器(19)的输入端，反相器(19)的输出端连接加法器(18)的另一个输入端，加法器(18)将来自上述两个输入端的与F2z和与-F3z相对应的电信号相加后输出与F2z-F3z相对应的电信号;电路(20)接收加法器(18)输出的上述信号，并将该信号乘上对应于系数 1/(m·l) 的信号后向积分器(21)输出对应于 1/(m·l) ·(F2z-F3z)的电信号，积分器(21)将输入的信号对时间进行积分后，由其输出端(J1)输出与Wx相对应的信号。
上述的反相器(19)和以下所述的反相器是用于将输入信号反相。
上述的反相器(19)还连接加法器(22)的一个输入端，输入端(G3)连接电路(14)的输入端，电路(14)的输出端连接加法器(22)的另一个输入端，加法器(22)将来自上述两个输入端的信号相加后输出与F3z-F1z相对应的电信号，反向器(23)接收加法器(22)输出的信号，并将该信号反相后输入到电路(24)，电路(24)将输入的信号乘以对应于系数 1/(m·l) 的信号后，向积分器(25)输出对应于 1/(m·l) ·(F1z-F3z)的电信号，积分器(25)将输入的上述信号对时间积分后，由其输出端(J2)输出与Wy相对应的信号。
上述的输入端(G4)连接电路(15)的输入端、电路(15)的输出端连接加法器(26)的一个输入端，输入端(G5)连接电路(16)的输入端，电路(16)的输出端连接反相器(27)的输入端，反相器(27)的输出端连接加法器(26)的另一个输入端，加法器(26)将来自上述两个输入端的信号相加后输出与F2z-F1x相对应的信号，电路(28)接收加法器(26)输出的上述信号，并将该信号乘以对应于系数 1/(m·l) 的信号后，向积分器(29)输出对应与 1/(m·l) (F2z-F1x)的电信号，积分器(29)将输入的信号对时间积分后，由其输出端(J3)输出与Wz相对应的信号。
上述的积分器(29)的输出端(J3)连接加法器(30)的一个输入端，加法器(30)将该输入端输入的上述信号与其另一个输入端(I1)输入的信号相加后输入到积分器(31)，积分器(31)将输入的对应于

的信号对时间积分后，由其输出端(P1)输出与γ相对应的信号。
函数电路(32)与积分器(31)的输出端(P1)相连接，函数电路(32)将输入的与γ相对应的信号进行正弦函数变换后输出与Sinγ相对应的电信号。
函数电路(33)与积分器(31)的输出端(P1)相连接，函数电路(33)将输入的与γ相对应的信号进行余弦函数变换后输出与Cosγ相对应的电信号。
积分器(25)的输出端(J2)连接乘法器(34)的一个输入端，乘法器(34)的另一个输入端与函数电路(32)的输出端相连接，乘法器(34)将输入的上述两个信号相乘后将输出信号输出到加法器(35)的一个输入端。
积分器(21)的输入端(J1)连接乘法器(36)的一个输入端，乘法器(36)的另一个输入端与函数电路(33)的输出端连接，乘法器(36)将输入的上述两个信号相乘后将输出信号输出到加法器(35)的另一个输入端。
加法器(35)将来自上述两个输入端的信号相加后，由其输出端(P2)输出与

相对应的信号，输出端(P2)与积分器(37)的输入端相连接，积分器(37)将输入的信号对时间进行积分后，由其输出端(P3)输出与β相对应的信号。
积分器(21)的输出端(J1)连接乘法器(38)的一个输入端，乘法器(38)的另一个输入端连接函数电路(32)的输出端，乘法器(38)将由上述两个输入端输入的信号相乘后，将输出信号输出到加法器(39)的一个输入端。
积分器(25)的输出端(J2)还连接乘法器(40)的一个输入端，乘法器(40)的另一个输入端连接函数电路(33)的输出端，乘法器(40)将由上述两个输入端输入的信号相乘后，将输出信号输出到加法器(39)的另一个输入端。
加法器(39)将来自其上述的两个输入端的信号相加后，将输出信号输出到乘法器(41)的一个输入端。
积分器(37)的输出端(P3)连接函数电路(42)的输入端，函数电路(42)对输入的信号进行余弦函数变换后输出与Cosβ相对应的信号，函数电路(42)的输出端连接有一个倒数电路(17)，倒数电路(17)将输入的信号进行倒数变换后，向乘法器(41)的另一个输入端输出与 1/(Cosβ) 相对应的信号。
乘法器(41)将由其上述两个输入端输入的信号相乘后，由其输出端(P4)输出与

相对应的信号。
输出端(P4)与积分器(43)的输入端相连接，积分器(43)将输入信号对时间积分后，由其输出端(P5)输出与α相对应的信号。
积分器(37)的输出端(P3)连接函数电路(44)的输入端，函数电路(44)将输入信号进行正弦函数变换后，由其输出端输出与Sinβ相对应的信号。函数电路(44)的输出端与乘法器(45)的一个输入端相连接，乘法器(45)的另一个输入端与乘法器(41)的输出端(P4)相连接，乘法器(45)将由其上述两个输入端输入的信号相乘后，将输出信号输出到反相器(46)的输入端，反相器(46)将输入的信号反相后，将输出信号输出到加法器(30)的输入端(I1)。
电路(11)具有三个输入端(G6、G7、G8)，输入端(G6、G7、G8)分别连接有一个前置电路(47、48、49)，前置电路(47、48、49)是由滤波电路和放大电路构成，用来消除输入信号中的噪声信号，并将有效信号进行放大。电路(11)的三个输入端(G6、G7、G8)分别接收来自主传感器(1)的与F1x、F1y、F1z相对应的电信号，该电信号经过前置电路(G6、G7、G8)输入到电路(50)上的三个输入端(N4、N5、N6)，电路(50)还具有三个输入端(N1、N2、N3)分别接收来自电路(10)的输出端(P1、P3、P5)的与α、β、γ相对应的信号。
电路(50)将由其输入端(N4、N5、N6)输入的与F1x、F1y、F1z相对应的信号和由其输入端(N1、N2、N3)输入的与α、β、γ相对应的信号进行如公式5的变换后，由其输出端(P6、P7、P8)输出与Fx、Fy、Fz相对应的电信号。
为了进一步说明本实施例，再对如下符号进行说明。
1、ax、ay、az为被测物体沿静系的x1轴、y1轴、z1轴的运动加速度。
2、Vx、Vy、Vz为被测物体沿静系的x1轴、y1轴、z1轴的运动速度。
3、Sx、Sy、Sz为被测物体沿静系的x1轴、y1轴、z1轴的位移。
4、a为被测物体相对于静系的加速度。
V为被测物体相对于静系的速率。
S为被测物体位移。
L为被测物体的运动路程。
上述的ax、ay、az、Vx、Vy、Vz、Sx、Sy、Sz、a、V、S、L与Fx、Fy、Fz有如下关系
……公式9 ……公式10 ……公式11 L＝∫V·dt……公式12 在本实施例中，输出电路是由电路(51)构成，电路(51)具有三个输入端(I2、I3、I4)，输入端(I2)接收由电路(11)的输出端(P6)输出的与Fx对应的电信号，输入端(I3)接收由电路(11)的输出端(P7)输出的与Fy对应的电信号，输入端(I4)接收由电路(11)的输出端(P8)输出的与Fz对应的电信号。在电路(51)中，输入端(I2)连接电路(52)的输入端。电路(52)将输入的信号乘以与系数 1/(m) 相对应的信号后由其输出端(P9)输出与ax相对应的信号，输入端(I3)连接电路(53)的输入端，电路(53)将输入的信号乘以系数 1/(m) 相对应的信号后由其输出端(P10)输出与ay相对应的信号，输入端(I4)连接电路(54)的输入端。电路(54)将输入的信号乘以与系数 1/(m) 相对应的信号后由其输出端将信号输入到电路(55)，电路(55)将输入的电信号减掉与重力加速度g相对应的信号后由电路(55)的输出端(P11)输出与az相对应的电信号。
积分电路(56)接收输出端(P9)输出的信号，将该信号对时间积分后由输出端(P12)输出与Vx相对应的信号。积分电路(57)接收输出端(P10)输出的信号，将该信号对时间积分后由输出端(P13)输与Vy相对应的信号。积分电路(58)接收输出端(P11)输出的信号，将该信号对时间积分后由输出端(P14)输出与Vz相对应的信号。
积分电路(59)接收输出端(P12)输出的信号，将该信号对时间积分后由输出端(P15)输出与Sx相对应的信号。积分电路(60)接收输出端(P13)输出的信号，将该信号对时间积分后由输出端(P16)输出与Sy相对应的信号。积分电路(61)接收输出端(P14)输出的信号，将该信号对时间积分后由输出端(P17)输出与Sz相对应的信号。
电路(62)具有三个输入端分别连接输出端(P12、P13、P14)，将输入的信号进行如公式9的变换后由输出端(P18)输出与V相对应的信号。电路(63)具有三个输入端分别连接输出端(P15、P16、P17)，将输入的信号进行如公式10的变换后由输出端(P19)输出与S相对应的信号。电路(65)具有三个输入端连接输出端(P9、P10、P11)，将输入的信号进行如公式11的变换后由输出端(P20)输出与a相对应的信号。电路(64)具有一个输入端连接输出端(P18)，将输入的信号进行如公式12的变换后，由输出端(P21)输出与L相对应的信号。
在本实施例中，上述的各个电路、积分器、乘法器、函数电路等电路均可以由模拟电路实现，从而可以对被测物体的运动状态进行连续的实时测量。
在本实施例中，α、β、γ、

和Wx、Wy、Wz、

x、

y、

z反映了被测物体作力学转动的运动状态参数。
在本实施例中，ax、ay、az、Vx、Vy、Vz、Sx、Sy、Sz、a、V、S、L反映了被测物体作力学平动的运动状态参数。
为了进一步说明本发明的方法及其装置，下面例举本发明所选用的第二实施例。
本实施例提供了一种用于测量可以在二维平面上运动的物体的运动状态参数的测量方法及其装置。
在本实施例中，测量装置是由一个主传感器，一个附助传感器、一个动静系转换电路、一个输出电路组成。
上述的主传感器是由固定安装在被测物体(u)的主测试位置(A1)上的主传感器(B1)构成，上述的附助传感器是由固定安装在被测物体(u)的附助测试位置(A2)上的附助传感器(B2)构成。参考图5币灾鞔衅鳎˙1)所在的主测试位置(A1)为中心建立一个座标系X-Y-O，则附助传感器(B2)所在的附助测试位置(A2)在该座标系Y轴上，传感器(B2)所在位置的中心点距该座标系的中心点的距离为l。以下称座标系X-Y-O为动系。
在本实施例中，主传感器(B1)是由一个标准质量块(M2)和两个压电敏感片(7、8)组成，参考图2，当主传感器(B1)安装在被测物体上，压电敏感片(7、8)固定安装在被测物体(u)和标准质量块(M2)之间。两个压电敏感片(7、8)中，一个压电敏感片仅对作用在压电敏感片上的力的沿动系X轴的分力敏感，产生与之对应的电信号，另一个压电敏感片仅对作用在压电敏感片上的沿动系Y轴的分力敏感，产生与之对应的电信号。
附助传感器(B2)是由标准质量块(M3)和压电敏感片(9)组成，参考图3，当传感器(B2)安装在被测物体上时，压电敏感片(9)固定安装在标准质量块(M3)和被测物体u之间，压电敏感片(9)仅对作用在压电敏感片上的沿动系X轴的分力敏感，产生与之对应的电信号。
在本实施例中，标准质量块(M2、M3)的质量同为m。
以下将作用于主传感器(B1)的压电敏感片上的力的沿动系X轴分力用F1x表示，沿动系Y轴分力用F1y表示。将作用于附助传感器(B2)的压电敏感片上的沿动系X轴分力用F2x表示。
为了说明本实施例，对如下符号定义 1、对以某一静止参照物为参照物建立的静止座标系，以下仍称为静系，其座标轴为X1、Y1。
2、Fx表示作用在主传感器(B1)上的力沿静系X1轴的分力。
Fy表示作用在主传感器(B1)上的力沿静系Y1轴的分力。
3、θ表示动系和静系的扭转角。


表示该扭转角的角速度。


表示该扭转角的角加速度。
θ、

分别满足下列关系 θ＝∫

·dt……公式C1

＝∫

·dt……公式C2

＝ 1/(ml) (F2x-F1x)……公式C3
上述公式也可应用于将作用在传感器(B1)上的力的动系分力转换为静系分力。公式C4实际是公式5应用于测量二维平面运动物体时简化公式。
在本实施例，动静系转换电路是由电路(B3、B4)组成，电路(B3)具有两个输入端(B4、B5)分别接收来自主传感器(B1)的与F1x对应的信号和来自附助传感器(B2)的与F2x对应的信号。
在电路(B3)中具有一个电路(B6)，电路(B6)与输入端(B4、B5)相连接，将输入的信号进行如公式C3的转换后由其输出端(D1)输出与

对应的电信号。电路(B7)接收来自输出端(D1)的信号，将该信号对时间积分后由其输出端(D2)输出与

对应的信号，参考公式C2。电路(B8)接收输出端(D2)输出的信号，将该信号对时间积分后由其输出端(D3)输出与θ对应的信号，参考公式C1。
在电路(B3)中，具有一个电路(B9)，电路(B9)具有两个输入端(B10、B11)分别接收来自传感器(B2)的与F2x、F2y对应的信号，电路(B9)具有一个输入端(B12)与输出端(D3)相连接。电路(B9)将输入的信号进行如公式C4的变换后，由其输出端(D4、D5)输出分别与Fx、Fy相对应的电信号。
在本实施例中，输出电路是由电路(B13)构成。在电路(B13)中，电路(16)具有两个输入端(B14、B15)，输入端(B14、B15)分别与输出端(D4、D5)相连接，电路(B16)将输入的信号分别乘以与系数 1/(m·l) 相对应的信号后由输出端(D6、D7)输出与ax、ay相对应的信号，电路(B17)接收来自输出端(D6、D7)的信号，分别将输入的信号对时间积分后由其输出端(D8、D9)输出与Vx、Vy相对应的信号。电路(B18)接收来自输出端(D8、D9)的信号，分别将输入的信号对时间积分后，由其输出端(D10、D11)输出与Sx、Sy相对应的信号。
在本实施例中，电路(B7、B8、B16、B17、B18)是由积分电路构成，积分起始时间可以是运动物体的运动的起始时间。
权利要求
1、一种物体运动状态测量装置，其特征在于具有一个主传感器、一组附助传感器、一个动静系转换电路、一个输出电路；
上述的主传感器安装在被测物体的主测试位置上，对该位置的运动状态敏感，产生出与作用在主传感器上的力的动系分力相对应的电信号；
上述的附助传感器安装在被测物体的附助测试位置上，对该位置的运动状态敏感，产生出与作用在该附助传感器上的力的动系分力相对应的电信号；
上述的动静系转换电路接收由上述的主传感器和附助传感器输出的电信号，根据主传感器与附助传感器输出的电信号的对应信号的差值及其持续时间、主传感器与附助传感器间的距离，主传感器和附助传感器的质量转换出和动系相对于静系的扭转角相对应的电信号，并利用该信号将由上述的主传感器和附助传感器中的某个传感器输出的电信号转换为与作用在该传感器上的力的静系分力相对应的电信号；
上述的输出电路接收由上述动静系转换电路输出的与作用在某个传感器上的力的静系分力相对应的电信号，并根据该信号和该传感器的质量、被测物体运动时间转换出与该传感器在静系中的平动状态参数相对应的电信号。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于动静系转换电路将由上述的主传感器输出的电信号和由其转换出的上述的和动系相对于静系的扭转角相对应的电信号转换为与作用在主传感器上的力的静系分力相对应的电信号。
3、根据权利要求1、2所述的装置，其特征在于上述的主传感器和附助传感器均是由标准质量块和一组压电敏感片构成。
4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于上述的主传感器是由传感器(1)构成，上述的附助传感器是由传感器(2、3)构成，主传感器(1)安装在被测物体的主测试位置(K1)上，附助传感器(2、3)安装在被测物体的附助测试位置(K2、K3)上。
5、根据权利要求1、2、4所述的装置，其特征在于上述的动静系转换电路是由电路(10)和电路(11)构成，电路(10、11)是由模拟电路构成。
6、根据权利要求3所述的装置，其特征在于上述的动静系转换电路是由电路(10)和电路(11)构成，电路(10、11)是由模拟电路构成。
7、根据权利要求3所述的装置，其特髟谟冢荷鲜龅闹鞔衅骱透街衅魇怯纱衅鳎˙1、B2)构成，主传感器(B1)和附助传感器(B2)安装在被测物体的位置(A1、A2)上。
8、根据权利要求1、2、7所述的装置，其特征在于上述的动静系转换电路是由电路(B3、B4)构成，电路(B3、B4)是由模拟电路构成。
9、根据权利要求3所述的装置，其特征在于上述的动静系转换电路是由电路(B3、B4)构成，电路(B3、B4)是由模拟电路构成。
10、一种物体运动状态测量方法，其特征在于利用一个安装在被测物体上的、对被测物体的主测试位置运动状态敏感的主传感器和一组安装在被测物体的附助测试位置上的、对被测物体的附助测试位置运动状态敏感的附助传感器将作用在主传感器和附助传感器上的力转换为与该力的动系分力相对应的电信号;
将由上述的主传感器和附助传感器输出的上述信号的对应信号的差值及其持续时间、主传感器和附助传感器之间的距离、主传感器和附助传感器的质量转换出和上述的动系相对于静系之间的扭转角相对应的信号;
将上述的和动系相对于静系之间的扭转角相对应的信号和某一传感器输出的电信号转换为与作用在该传感器上的力的静系分力相对应的信号;
再利用上述的与作用在某一传感器上的力的静系分力相对应的信号、该传感器的质量、被测物体运动时间转换出与该传感器相对于静系的平动运动状态参数相对应的信号。
11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于利用由上述的主传感器和附助传感器输出的上述的信号的对应信号的差值、主传感器和附助传感器之间的距离、主传感器和附助传感器的质量转换出和动系相对于静系的扭转角加速度相对应的信号，再利用和动系相对于静系的扭转角加速度相对应的信号和由上述的主传感器和附助传感器输出的上述的电信号的对应信号的差值的持续时间转换出和动系相对于静系的扭转角相对应的信号;
再利用和动系相对于静系的扭转角相对应的信号将由某个传感器输出的电信号转换为与作用在该传感器的力的静系分力相对应的电信号。
12、根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于利用上述的和动系相对于静系的扭转角相对应的信号将上述的主传感器输出的电信号转换为作用在该传感器上的力的静系分力相对应的信号。
全文摘要
本发明给出了一种新的物体运动状态测量方法和装置，通过测量固定在被测物体上的主传感器和附助传感器的受力情况，确定被测物体在静系中的运动状态。本发明的装置具有主传感器、附助传感器、动静系转换电路、输出电路，可以广泛应用于多种物体的运动状态或轨迹的测量、控制、记录，也可以应用于对高度、距离、方向、位置、水平度等静态参数的测量，具有精度不易受环境因素影响、功能强、可测多种运动状态参数的优点。
文档编号G01P13/00GK1035000SQ89100370
公开日1989年8月23日 申请日期1989年1月25日 优先权日1989年1月25日
发明者张岩 申请人:张岩