Способ градуировки линейных акселерометров

 

Изобретение относится к измерительной технике. Для расширения частотного диапазона градуировки при установке акселерометра 1 на рабочей платформе 2 центр масс А его чувстви тельного элемента (ЧЭ) располагают вьше горизонтальной плоскости, проходящей через ось О колебаний платформы 2. Осуществляют гармоническое изменение ориентации измерительной оси 3 ЧЭ относительно гравитационного поля, задавая нормированные значения амплитуды и часто.ты угловых колебаний платформы 2, и измеряют амплитуду выходного сигнала. После перемещения акселерометра 1 в направлении , перпендикулярном измерительной оси 3, повторно гармонически изменяют ее ориентацию и измеряют амплитуду выходного сигнала акселерометра . По.разности амплитуд выходных сигналов определяют коэффициент преобразования для фиксированных значений частот. Способ позволяет расширить верхний предел частотного диапазона градуировки от 0,5 до 100 Гц при пределе погрешности, не превышающем 1%. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИН (19) (11) (51)4 G 01 Р 21/00 С Щ д р -ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3789122/24-10 (22) 12,09.84 (46) 23.05.87. Бюп. Ф 19 (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского проектно-конструкторского и технологического института источников тока (72) А.В. Троценко и Ю. Г. Брунштейн (53) 531.768(088.8) (56) Иориш Ю. И, Виброметрия. М.:

ГНТИ11Л, с, 630-631, фиг. 16.4.б. (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ЛИНЕЙНЫХ

АКСЕЛКРОМЕТРОВ (57) Изобретение относится к измери" тельной технике. Для расширения частотного диапазона градуировки при установке акселерометра 1 на рабочей платформе 2 центр масс А его чувствительного элемента (ЧЭ) располагают вьппе горизонтальной плоскости, проходящей через ось О колебаний платформы 2 ° Осуществляют rармоническое изменение ориентации измерительной оси 3 ЧЭ относительно гравитационного поля, задавая нормированные значения амплитуды и часто:гы угловых колебаний платформы 2, и измеряют амплитуду выходного сигнала, После перемещения акселерометра 1 в направлении, перпендикулярном измерительной оси 3, повторно гармоничес" ки изменяют ее ориентацию и измеряют амплитуду выходного сигнала акселерометра, По.разности амплитуд выходных сигналов определяют коэффициент преобразования для фиксированных значений частот. Способ позволяет расширить верхний предел частотного диапазона градуировки от 0,5 до

100 Гц при пределе погрешности, не превышающем 1Х. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1 13

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для градуировки линейных акселерометров в динамическом режиме °

Целью изобретения является расши рение частотного диапазона градуировки, На фиг. 1 представлена схема реализации способа градуировки акселерометра при горизонтальном расположении измерительной оси; на фиг, 2— схема реализации способа градуировки при вертикальном расположении измерительной оси; на фиг. 3 — амплитудЙо-частотные характеристики (АЧХ) акселерометра, определенные по известному способу (кривая с ) и по предлагаемому способу (кривая 6).

На фиг. 1 изображены: акселерометр 1, установленный на рабочую платформу 2 градуировочной установки угловых колебаний, рабочая ось колебаний 0 которой горизонтальна; измерительная ось 3 акселерометра;

А, А, А — конструктивный центр масс чувствительного элемента (ЧЭ) акселерометра при его различных положениях на платформе 2; R„, R>— расстояния конструктивного центра масс ЧЭ до рабочей оси 0 установки; аК - расстояние межцу двумя положениями акселерометра при его перемещении в направлении, перпендикулярном измерительной оси 3; — угол поворота измерительной оси 3 вокруг рабочей оси 0; стрелка Б - направление угловых колебаний рабочей платформы 2; стрелка  — направление вектора гравитационного поля (вертикаль).

На фиг, 2 изображены: акселерометр 1 при вертикальном положении оси 3; „, у — фиксированные углы отклонения измерительной оси 3 от вектора В гравитационного поля.

Способ осуществляют следующим образом, Акселерометр 1 (фиг, 1) устанавливают на рабочую платформу 2 установки таким образом, чтобы центр масс

ЧЗ был расположен над рабочей осью 0 установки (точка А„), а измерительная ось 3 направлена по горизонтали и, перпендикулярно рабочей оси О, Производят гармоническое изменение ориентации измерительной оси 3 относительно вектора В гравитационного поля путем задания нормированных значений амплитуды и частоты угловых

12489 2 колебаний рабочей платформы 2 в направлении Б в рабочем диапазоне частот. Измеряют амплитуду выходного сигнала акселерометра 1. Перемещают акселерометр 1 в направлении, перпендикулярном измерительной оси 3 (точка А ). Задают платформе 2 аналогичные нормированные значения амплитуды и частоты угловых колебаний

Ю в диапазоне частот, определяемом выражением ю ) Я)

1 к у 11 К„ где со6 — верхний предел частотного диапазона измерений акселе рометра;

К вЂ” коэффициент запаса точности;

d — предел допускаемого значения относительной погреш" ности градуировки;

g — - ускорение свободного падения;

25 R - расстояние от рабочей оси установки до измерительной оси акселерометра в первом положении.

Измеряют амплитуду выходного сигнала акселерометра 1. Определяют разность амплитуд входных сигналов в диапазоне частот согласно (1) в двух положениях „= d. g+dctu)R„- . g-dwu т г

35 (2)

Определяют соответственно разность амплитуд выходных сигналов ац1 U2 U1 (3) где U u U. — амплитуды выходного акселерометра 1 соответственно в положениях А„и А, Находя т ко эффициен т пр ео бра з ова" ния

aU, К- —=д „°

50 Амплитуду градуировочного сигнала

Кс ц в диапазоне частот (dH(4 (— -, где

Р и) — нижний предел частотного диапазона измерений акселерометра 1, оп55 ределяют при малых амплитудах угла (м колебаний рабочей платформы 2 по формуле

41= Ыйg (8) 2 Uà "3 р где Цз амплитуда выходного cHrHa- 30 ла акселерометра 1 в положении Аз.

Находят коэффициент преобразования аП2

К

3 (9) 35

Значение угла у задают в диапазоне от II/4 до Г/3.

Определяют АЧХ в относительных единицах, приведенную к нормируемой частоте

Ki

Кн где К,. — коэффициент преобразования 45 на i-й частоте;

Кн — коэффициент преобразования на нормированной частоте, На фиг. 3 изображены относительные АЧХ акселерометра, приведенные к частоте 0,1 Гц и определенные экспериментально по известному способу (кривая ц ) и по предлагаемому способу (кривая б), из которых следует, что способ позволяет увеличить 55 верхний предел частотного диапазона градуировки от 0,5 до 100 Гц.

Способ градуировки акселерометров при вертикальном положении измери3 13124

В этом диапазоне частот тангенциальную составляющую входного сиг нала, не превышающую значения К с, не учитывают.

Определяют коэффициент преобразо5 вания для фиксированных значений частот по формуле

К

Ui (6)

"1

Способ может быть также реализс-- 1О ван следующим образом.

Акселерометр 1 перемещают из положения А„ в положение А> путем поворота измерительной оси 3 вокруг рабочей оси 0 на угол у. Задают рабочей 15 платформе 2 угловые колебания в диапазоне частот согласно (1). Измеряют амплитуду выходного сигнала акселерометра 1, Определяют разность амплитуд градуировочных сигналов в поло- 20 жениях А и А

Qy2=cLo g-4a g Сову =aLol g(1-Сову), (7)

Определяют соответственно разность25 амплитуд выходных сигналов

89 4 тельной оси осуществляют следующим образом, Акселерометр 1 (фиг. 2) устанавливают на рабочую платформу 2 установки таким образом, чтобы центр масс его ЧЭ был расположен над рабочей осью О установки (точка A ), а измерительная ось 3 направлена перпендикулярно рабочей оси 0 и составляла угол „ от" носительно вектора В гравитационного поля. Производят гармоническое изменение ориентации измерительной оси.3 относительно вектора В с нормируемыми значениями амплитуд и частоты в рабочем диапазоне частот. Измеряют амплитуду выходного сигнала акселерометра 1. Перемещают акселерометр 1 в направлении, перпендикулярном измерительной оси 3 (точка А ) так, чтобы центр масс его ЧЭ оставался над рабочей осью О. Производят гармоническое изменение ориентации измерителей оси 3 относительно вектора В с аналогичными нормируемыми значениями амплитуды и частоты в диапазоне частот согласно (1). Измеряют амплитуду выходного сигнала акселерометра

1 ° Амплитуду градуировочного сигнала

Гк в диапазоне частот у„(оз C. — опре1 деляют по формуле д„=< а g Sin q„. (10)

Коэффициент преобразования для фиксированных значений частот расчи тывают по формуле (6), Определяют; разность амплитуд градуировочных сигналов в диапазоне частот согласно (1) в двух положениях дд„= (с из Ll R

Находят коэффициент преобразования согласно (4), Способ может быть .также реализован следующим образом.

Перемещают акселерометр 1 из положения А„ в положение А путем поворота измерительной оси 3 вокруг рабочей оси 0 на угол у и задают входной сигнал в диапазоне частот согласно (1), Разность амплитуд градуировочных сигналов определяют по формуле а, =4 g(Sine,— ьiгiу„). (i )

Находят коэффициент преобразования согласно (9).

Значение угла у выбирают в диапазоне от 7/36 до Т/6.

5 1

Применение предлагаемого способа градуировки по сравнению с известным способом позволяет при заданном пре-. деле погрешности, не превышающем IX расширить верхний предел частотного диапазона градуировки от 0,5 до

100 Гц. В то же время избирательная градуировка в двух положениях сокращает продолжительность процесса бо" лее чем на 50Х °

Формула и з обре тения

1. Способ градуировки линейных акселероме тров, заключающийся в том, что градуируемый акселерометр устанавливают на рабочей платформе с горизонтальной осью колебаний так, что измерительная ось акселерометра расположена в плоскости платформы, перпендикулярной оси ее колебаний, а центр масс чувствительного элемента акселерометра не совпадает с осью колебаний платформы, задают акселерометру входной сигнал путем гармонического изменения ориентации его измерительной оси относительно век тора гравитационного поля при колебаниях рабочей платформы„ перемещают акселерометр на рабочей платформе в направлении, перпендикулярном измерительной оси акселерометра таким образом, чтобы центр масс его чувствительного элемента не совпадал с осью колебаний платформы, и повторно задают акселерометру входной сигнал путем гармонического .изменения ориентации его измерительной оси

3. Способ по пп, 1 и 2, о т л и

20 ч а ю шийся тем, что входной сигнал в обоих положениях задают в диапазоне частот

ld 7 4)

25 верхний предел частотного диапазона измерений акселерометра; коэффициент запаса по точности предел допустимого значения относительной.погрешности градуировки; ускорение свободного падения; расстояние от рабочей оси установки до измерительной оси акселерометра. где ш

312489 6 относительно вектора гравитационногополя, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона градуировки, при установке акселерометра центр масс его чувствительного элемента располагают выше горизонтальной плоскости, проходящей через ось колебаний платформы.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и fi с я тем, что перемещение градуируемого акселерометра на рабочей платформе из первого положения во второе осуществляют поворотом его измерительной оси вокруг оси колебаний платформы на фиксированный угол.!

312489 фиг.2

Фиа 3

Составитель А. Трунов

Редактор Г. Волкова Техред Л..Сердюкова Корректор,А. Обручар

Заказ 1967/43 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,