Устройство для измерения ударного ускорения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ Я ДЮ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 33971

У511 G 01 P 15/09

ГОСУДАРСТВЕННОЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬФИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3406259/18-10 (22 ) 05 ° 03. 82 (46 ) 07. 08. 83. Бюл, У 29 (72) В. П. Никулин (53) 531.768 (088.8) (56 ) I. Патент СЮА и 4144764, кл. С 01 P 15/08, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

11 375556, кп, G 01 P 15/08, 1977 (прототип ). (54 )(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

УДАРНОГО УСКОРЕНИЯ, содержащее основание с расположенными симметрично на его противоположных сторонах пьезоэлементами, на одном из которых, являющемся рабочим, установлен инерционный элемент, электронный усилитель, вход которого соединен с рабочим элементом,: а выход - с регистратором, о т л и ч а ю щ е е с я тем,. что, с целью повышения точности измерения, в него введен фильтр высокой настоты, подключенный к дополнительно введенному электронному усилителю, выход которого соединен со свободным пьезоэлементом, 1 1О339

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям ударного ускорения с применением пьезоэлектрических датчиков, и может быть использовано для создания высокостабильных, точных и надежных измерительных систем с расширенными частотным и амплитудным диапазонами, Известны устройства для измерения ударного ускорения, содержащие пьезо- 1п датчик, электронный усилитель, фильтр низкой частоты, регистратор, позволяющие осуществить измерение ударного ускорения,(1 ).

Однако в условиях воздействия удар-1 ной нагрузки, s ряде случаев такие системы не позволяют достигнуть требуемой точности, достоверности и стабильности измерений.

Основнои причиной отмеченного недостатка является то,.ято при ударном нагружении реальных объектов всегда имеются колебания, не несущие полезной информации и проявляющие" ся в виде шумов, с частотами, близкими к частотам резонанса крепления и собственного резонанса пьезодатчика, которые способны вызвать его резонансное возбуждение и выдачу ложного электрического сигнала, 30

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения ударного ускорения, содержащее осно вание с расположенными симметрично на его противоположных сторонах пьезоэлементами, на одном .;из которых, - 35 являющемся рабочим, установлен инерционный элемент, электронный усилитель, вход которого соедияен с рабочим элементом, а выход - с регистратором (2 ).

В таких устройствах подавление ложного электрического сигнала осуществляется r. помощью фильтров низ- кой частоты. Однако это не дает желаемого эффекта, так как известно, 45 что рабочие характеристики любого реального фильтра низкой частоты в полосе его непрозрачности таковы, что позволяют проходить в этой полосе сигналам, хотя и с сильно ослабленной амплитудой.

Очевидно 1 что в условиях воздействия малой величины нагруаки, пьезодатчик все равно резко выделяет амплитуды частот, близкие к частоте резонанса крепления и собственного резонанса, а фильтр низкой частоты подавит их только частично. Следова71 2 тельно, соотношение полезного сигнала и сигнала, обусловленного шумом, изменяется в пользу шума, что приводит к получению ложного электрического сигнала пьезодатчика. Для получения достоверного электрического сигнала необходимо обеспечить уоловия, исключающие резонанснов возбуждение пьезодатчика, Цель изобретения - повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее основание с расположенными симметрично на его противоположных сторонах пьезоэлементами, на одном из которых, являющемся рабочим, установлен инерционный элемент, электронный усилитель, вход которого соединен с рабочим элементом, а выход - с регистратором, введен фильтр высокой частоты, подключенный к дополнительно введенному электронному усилителю, выход которого соединен со свободным пьезоэлементом.

Подавление высокочастотных колебаний шумов, способных вызвать резонансное возбуждение пьезодатчика, осуществляется механическим путем за счет работы пьезоэлемента отрицательной электромеханической обратной связи в режиме пьезоэлектрического излучателя механических колебаний.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит пьезодатчик

1 с двумя пьезоэлементами 2 и 3, расположенными симметрично на противоположных сторонах основания, электронный усилитель 4, фильтр 5 высокой частоты, электронный усилитель 6 обратной связи, регистратор 7, Пьезоэлемент 2 является рабочим и несет на себе инерционный элемент

8, Пьезоэлемент 3 является исполнитвльным элементом отрицательной электромеханической связи и служит для возбуждения высокочастотных механических колебаний. Фильтр 5 высокой частоты служит для выделения высокочастотных состввляющих из широкополосного сигнала рабочего пьезоэлемента. Он может быть выполнен по схеме активного фильтра и совмещен с электронным усилителем 6 обратной связи, Пьезодатчик 1 устанавливается на испытуемом объекте и электрически соединяется с измерительной системой.

При ударном нагружении испытуемого объекта возникают инерционные колебания и широкий спектр высокочастотных колебаний, ие несущий полезной информации и проявляющийся -в виде шумов. Под воздействием наг- . рузки рабочий пьезоэлемент 2 вырабатывает широкополосный электрический2 сигнал. Высокочастотные составляюСоставитель H. Иараховская

Редвктаю А. Власенко Техред N. етелева КорректоР, Ю. Макаренко

° В ю аВ

Заказ 5616/48 Тираж 873, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Иосква, Ж-35, Рвушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1

Электронный усилитель б обратной связи служит для усиления сигналов, выделяемых фильтром 5 высокой частоты, до уровня, обеспечивающего работу пьезоэлемента,3 обратной связи в режиме возбудителя высокочастотных механических колебаний. Он имеет органы регулировки глубины отрицательной обратной связи.

Регистратор 7 фиксирует электрический сигнал пьезодатчика.

Устройство работает следующим образом.

033971 4 щие этого сигнала, обусловленные колебаниями шума, через фильтр 5 высокой частоты, поступают в электронный усилитель обратной связи, нагрузкой которого является пьезоэлемент

3 обратной связи. Пьезоэлемент 3 обратной связи воспринимает усиленные электрические колебания, обусловленные шумом и под их воздействием за

1О счет обратного пьезоэффекта вырабатывает высокочастотные механические колебания, которые распространяются в основании .корпуса пьезодатчика, т.е, в. основании корпуса пьезодатчика существуют механические колебания шума и колебания, возбуждаемые пьезоэлементом 3 обратной связи, которые при взаимодействии компенсируют друг друга.

Таким образом, введение в устройство для измерения ударных ускорений фильтра высокой частоты, подключенного к электронному усилителю, вход которого соединен со свободным элементом, повышает точность измерения.