Устройство для градуировки акселерометров

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ, содержащее блок регистрации , составной механический волновод, включающий в себя основной стержень и акустически связанный с ним дополнительный стержень, имеющий на свободном торце посадочное место для градуируемого акселерометра , отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в блок регистрации введен измеритель скорости отлета дополнительного стержня, измеритель площади импульса и решающее устройство , один вход которого связан с выходом измерителя скорости отлета дополнительного стержня, а другой вход - с выходом измерителя площади выходного импульса градуируемого ;акселерометра. со со ;о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

WUNINlhH

РЕСПУБЛИК ае (и) 4(5i) G О! Р 21/Оо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f30 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н авто снами свщатвъстви (21) 3623982/24-10 (22) 15.07.83 (46) 30.01.85. Бюл. Р 4 (72) А.И.Брикман, В.Н.Евграфов и В.М.Сидоров (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 531.768(088.8) (56) 1. Приборы и системы для измерения вибрации шума и удара. Спра» вочник, кн. 2, М., "Машиностроение", 1978, с. 402-403, 2. Авторское свидетельство СССР

У 257170, кл. G 01 Р 15/00, 1968 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАЛУИРОВКИ

АКСЕЛЕРОМЕТРОВ, содержащее блок ре. гистрации, составной механический волновод, включающий в себя основной стержень и акустически связанный с ним дополчительный стержень, имеющий на свободном торце посадочное место для градуируемого акселерометра, отличающееся тем, что, с целью расширения ббласти применения, в блок регистраций введен измеритель скорости отлета дополнительного стержня, измеритель площади импульса и решающее устройство, один вход которого связан с выходом измерителя скорости отлета дополнительного стержня, а другой вход — с выходом измерителя площади g выходного импульса градуируемого ,акселерометра.

37399 2 однотипны),.а также одинаковые характеристики крепления (усилия затяга, характеристики приклейки и т.д.). Поэтому устройство не может обеспечивать достоверную градуировку для вновь создаваемых акселерометров,не имеющих аналогов по массо10

25

35

В известном устройстве достаточная точность может быть обеспечена только в случае, если образцовый 55 и градуируемый акселерометры имеют одинаковые массогеометрические характеристики (в идеальном случае1 11 ,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при градуировке акселерометров.

Под градуировкой акселерометров понимается определение коэффициента преобразования по напряжению, т.е. отношение величины электрического сигнала к величине ускорения,.вызывающего этот сигнал.

Известно устройство, содержащее молот, соударяющийся с рабочим телом на свободном торце которого закреплен градуированный акселерометр.

Измерительная часть содержит фотооптическое устройство для контроля скорости соударения молота с рабочим телом, калиброванный по амплитуде генератор, запоминающий осциллограф и инструментальный микроскоп. Ударный торец рабочего тела покрывается тонким слоем мастики и после соударения с помощью инструментального микроскопа измеряется диаметр отпечатка,.оставленного сферическим торцом молота. По диаметру. отпечатка теоретичесКи определяется пиковое значение создаваемого ускорения и к .нему относят амплитуду электрического сигнала с акселерометра, измеренную на запоминающем осциллографе путем сравнения с калиброванной Ц

Указанное устройство имеет ограниченное применение ввиду большой сложности и малой технологичности.

В частности, трудност ", связанные с воспроизводимостью слоя мастики, - точным измерением диаметра отпечатка, делают данное устройство малопригодным в условиях массовой градуировки, особенно, если нужно поддерживать достаточную точность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для градуировки акселерометров, содержащее блок регистрации,составной механический волновод, включающий в себя основной стержень и акустически связанный с нии дополнительный стержень, имеющий на свободном торце посадочное место для град мруемого акселерометра $2) . геометрическим характеристикам. Кроме тогб, ограниченная площадь торца (в реальных устройствах г = 2535 мм) накладывает ограничения на размеры акселерометров, так как различного рода краевые эффекты вызывают недостоверность градуировки, поэтому оба акселерометра должны располагаться .на торце симметрично, на определенном удалении от краев.

Эти недостатки ограничивают область применения устройства.

Цель изобретения — расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для градуировки акселерометров, содержащее блок регистрации, составной механический волновод, включающий в себя основной стержень и акустически свя-. занный с ним дополнительный стержень, имеющий на свободном торце посадочное место для градуируемого акселерометра, в блок регистрации введен измеритель скорости отлета дополнительного стержня, измеритель площади импульса и решающее устройство, один вход которого связан с выходом измерителя скорости отлета дополнительного стержня, а другой вход — с выходом измерителя площади, выходного импульса градуируемого акселерометра.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема измерителя скорости, вариант.

Устройство содержит составной механический волновод, включающий в себя основной 1 и дополнительный

2 стержни. На свободном торце дополнительного стержня размещено посадочное место для градуируемого акселерометра 3, а по свободному торцу основного стержня наносится удар бойком 4. Блок регистрации включает в себя измеритель 5 скорости отлета 5 дополнительного стержня, измеритель площади импульса б и решающее устройство 7.

Измеритель площади импульса б может быть выполнен одним из иэ3 вестных способов, например, в виде цифрового интегратора с памятью.

Запуск интегратора может быть произведен, например, от пьезоэлемента, I размещенного на основном стержне формирователя и распределителя (цепь синхронизации не показана).

Измеритель 5 (фиг. 2) содержит два источника света 8, фотоприемники 9 и 10, формирователи импульсов 10

11 и 12, измеритель временных интервалов 13. В исходном состоянии дополнительный стержень перекрывает доступ света к фотоприемникам 9 и 10; при отлете они поочередно засвечиваются и формирователи 11 и 12 вырабатывают импульсы запуска и остановки измерителя 13, обеспечивая измерение времени пролета to. фиксированного расстояния 3 между фотоо приемниками.

Решающее устройство 7 может быть выполнено в виде делителя или перемножителя цифровых кодов.в завиеимости от исполнения измерителя ско- д рости 5. Его запуск производится от той же цепи синхронизации, что измерителя площади 6 с задержкой так, чтобы значения g и М были уже определены (полагается, что тактовые генераторы входят в состав соответ,ствующих устройств 6 и 7).

Принцип градуировки с помощью ,предлагаемого устройства основан на следующем.

Составной механический волновод обеспечивает воспроизведение одиночной положительной полуволны ускорения.

Временной закон изменения ускорения а(т.) выражается как

1137399 (3) (5) "n à Р

Чо а„

В этом случае где а„ вЂ” пиковое значение ускорения, <(<) — безразмерная-функция, опи- 4S сывающая форму кривой. . Скорость отлета о, набранная дополнительным стержнем по окончанию воздействия ускорения, т.е. в моменr отрыва, будет равна 50 э 1 а . Ч, Е, (6) и решающее устройство 7 реализует операцию (6), где — постоянная

-: О величина.

С выхода решающего устройства 7 информация может подаваться на любое устройство отображения, сопрягакщееся с цифровой техникой (устройства

SS сопряжения и отображения не показаны) .

Таким образом, производится градуировка акселерометра. (2) л /\

Ч, а Ми ° a„)Bt>dt, где ь — длительность воздействия ускорения.

Электрический сигнал с градуируемого акселерометра представляет собой импульс напряжения: и(ц- U„Þ И, где 0д — амплитуда импульса;

k(t) — та же функция,что и в уравнении (1), так как сигнал с акселерометра повторяет закон изменения ускорения.

Площадь импульса напряжения 5 выразится как ю C

С

5 JU(t>Н=UaIЦЦй. <4> о о

Деля (4) на (2) имеем где — искомый коэффициент преобразования по напряжению градуируемого акселеромет- ра, т.е. результат градуи ровки.

При аппаратурном интегрировании с помощью измерителя 6 нет необходимости знать величину ь верхнего преп дела интегрирования.для вычисления площади, а достаточно задать время интегрирования больше, чем ь, котол рое может быть предварительно измерено для данных условий соударения и не зависит от скорости соударения.

Цифровые значения 6 и Чо подаются на входы решающего устройства 1, которое реализует операцию 5 . Если

"о скорость. измеряется с помощью измерителя временных интервалов, то о

1, (5) о

1137399

ВНИИПИ

Тираж 898

Заказ 10515j33

Подписное

Предлагаемое устройство позволяет градуировать все акселерометры без наличия образцовых типов. При этом акселерометр может быть расположен прямо в центре торца, что исключает влияние краевых эффектов. Предлагаемое устройство характеризуется простотой конструкции и обслуживания, воэможностью автоматизации процесса.

Отсутствие образцового акселерометра дает практически, всем предприя-. тиям возможность собственной градуи« ровки, что существенно в области высоких ускорений, так как номенклату-, ра и количество образцовых акселерометров в этой области в нашей стране очень ограничено.

За-базовый объект принимается ус тановка для градуировки акселеромет ров 12 ИУЭ-20000/001, производимая на Майском заводе электровакуумного,машиностроения.

Стоимость предлагаемого объекта значительно ниже, чем у базового.

В предлагаемом объекте в отличие от базового нет влияния точного выдержи5 вания начальных условий, так как величина воспроизводимого ударного ускорения не влияет на результат (в базовом объекте сравнивается величина задаваемого ускорения и амплитуда сигнала с акселерометра) .

Предлагаемый объект значительно проще в эксплуатации и не содержит узлов с повьппенными1 требованиями к технике безопасности, а базовый объект, являясь электродинамической установкой, содержит блок высоковольтных конденсаторов.

Предлагаемый объект может быть изготовлен силами практически любого

20 предприятия, занимающегося ударными испытаниями, так как отличается простой конструкцией.

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