Способ градуировки вертикальных акселерометров

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является обеспечение градуировки с высокой точностью при малых фиксированных углах отклонения и малых уровнях входных воздействий путем уменьшения в результирующем сигнале градуируемого акселерометра составляющих, обусловленных фоновыми вертикальными вибрационными шумами. Это достигается тем, что градуировку проводят, вычитая из выходного напряжения градуируемого акселерометра 4 выходное напряжение с самоориентирующегося акселерометра 5, не чувствительного к поворотам вокруг своего центра масс. Вибрационный коэффициент преобразования самоориентирующегося акселерометра предварительно нормируют по градуируемому. Оба акселерометра закрепляют на одной поворотной платформе 2 с горизонтальной осью 3 колебаний, проходящей через центр масс самоориентирующегося акселерометра 5. Градуировка вертикальных акселерометров происходит путем задания угловых колебаний его измерительной оси. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 P 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4414554/24-10 (22) 21.04.88 (46) 07.06.90, Бюл. Р 21 (72) В.Н.Некрасов и А.Б.Гросул (53) 531,768(088 ° 8) (56) Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. Справочник,/

Под ред.В.В.Клюева, кн.1. -M.: Машиностроение, 1978, с.448.

Авторское свидетельство СССР

Р 1312489, кл, G Ol P 21/00, 1984.

2 (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ . АКСЕЛЕРОМЕТРОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является обеспечение градуировки с высокой точностью при малых фиксированных углах отклонения и малых уровнях входных воздействий путем уменьшения в результирующем сигнале градуируемого акселерометра составляющих, !

569729 обусловленных фоновыми вертикальными вибрационными шумами. Это достигается тем, что градуировку проводят, вычитая из выходного напряжения градуиЭ руемого акселерометра 4 выходное на- . пряжейие с. самоориентирующегося акселерометра 5, не чувствительного к поворотам вокруг своего центра масс.

Вибрационный коэффициент преобраэова- 1ð ния самоориентирующегося акселерометИзобретение относится к измерительной технике, в частности к методам и

Средствам аттестации и градуировки низкочатотных высокочувствительных

sepTHKGJIbHbIx акселерометров. 20

Целью изобретения является повышение точности градуировки путем уменьшения в результирующем сигнале граДуируемого акселерометра составляющих, обусловленных фоновыми верти- 25 кальными вибрационными шумами.

На чертеже приведена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство состоит из каркаса 1, в 30 котором размещена рабочая платформа 2 с горизонтальной осью 3 колебаний.

На платформе 2.размещены градуируемый акселерометр 4 так, что его измерительная ось располагается перпенди- 3 кулярно оси 3, и самоориентирующийся вертикальный акселерометр 5,не чувст,вительный к поворотам-вокруг оси 3.

Причем самоориентирующийся акселерометр 5. размещен так, что центр масс 40 его чувствительного элемента находим на оси 3 колебаний платформы 2. Ориентация платформы 2, т.е. поворот ее на фиксированный угол, и гармонические колебания вокруг оси 3 обеспе- 45 чиваются путем подачи соответствую-. ° щего входного напряжения на катушку 6 возбуждения, магнитное поле которой, взаимодействуя с сердечником 7, вызывает его перемещение вдоль оси катушки 6, а следовательно, и поворот платформы 2, с которой он связан посредством штока 8. Шток 8 связан также через пружину 9, с каркасом 1 и снабжен измерителем 10 углов, регист55 рирующим отклонения штока 8, а следовательно, и измерительной оси градуируемого акселерометра 4 от вертикали 11. ра предварительно нормируют по градупруемому, Оба акселерометра закрепляют на одной поворотной платформе 2 с горизонтальной осью 3 колебаниЯ, проходящей через центр масс самоориентирующегося акселерометра 5. Градуировка вертикальных акселерометров происходит путем задания угловых колебаний его измерительной оси. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Выходы градуировочного 4 и самоориентирующегося 5 акселерометров подключены к прямому и инвертирующему входам дифференциального усилителя 12. Причем канал самоориентирующегося акселерометра 5 снабжен регулятором 13 коэффициента усиления, Вы— ход усилителя 12 подключен к входу измерителя !4 напряжений. Каркас 1 размещен на вибраторе 15, способном задавать ему вертикальные колебания на частоте градуировки акселерометра 4, Пример, После размещения на платформе 2 градуируемого 4 и самоориентирующегося 5 акселерометров ее отклоняют на фиксированный уголь(, подавая в катушку 6 соответствующее постоянное напряжение. Затем с помощью вибратора 15 задают каркасу 1, а слецовательно, и платформе 2 с акселераторами 4 и 5 вертикальные колебания на частоте градуировки. При этом на выходах акселерометров 4 и 5 появляются электрические сигналы, поступающие на входы дифференциального усилителя 12. Регулируя коэффициент усиления у самоориентирующегося акселерометра 5 с помощью регулятора 13, добиваются равенства выходного напряжения у него и градуируемого акселерометра 4, контролируя напряжение на выходе дифференциального усилителя 12 (подстраивая регулятор 13 и наблюдая значение напряжения на выходе усилителя 12 с помощью измерителя 14, добиваются его минимального значения). Затем отключают вибратор 15 и задают рабочей платформе 2 угловые колебаний вокруг оси 3, подавая переменное напряжение в катушку 6.

Одновременно проводят измерения амплитуды угловых колебаний платформы 2 с помощью измерителя 10 углов и

5 15697 разности выходных напряжений с градуируемого 4 и самоориентирующегося 5 акселерометров с помощью измерителя 14 напряжения. Благодаря включению в измерительную схему самоориентирующегося вертикального акселерометра 5, выходной сигнал с которого определяется только вертикально направленными виброколебаниями, а наклоны около центра масс его чувствительного элемента не вызывают генерации электрических сигналов, результирующий выходной сигнал с усилителя 12 очищается от составляющих, обусловленных фоновыми вертикальными вибрациями, т.е. из выходного напряжения градуируемого акселерометра 4 при угловых колебаниях платформы 2, воспринимающего как параэитные вертикальные виб- 20 рации, так и градуировочные угловые колебания, вычитают сигнал с самоориентирующегося акселерометра 5, который воспринимает только паразит. — . ные вертикальные вибрации, причем 25 уровень его выходного напряжения от этих воздействий равен уровню вибрационной составляющей, наводимой на градуировочном акселерометре. Благо-. даря вычитанию вибрационной составля- 30 ющей в результирующем сигнале (на выходе усилителя 12) присутствует только информацияо градуировочныхвоздействиях.Это позволяет снижать уровни входных градуировочных воздействий до требуемых значений, при этом погрешность измерения выходного сигнала, очищенного от неинформативных составляющих, не возрастает, следовательно, 40 не возрастет и погрешность градуировИспользуя измеренное значение разности выходных напряжений с акселерометров 4 и 5, определяют коэффициенты продольного К и поперечного K пре- 45 п образования градуируемого акселерометра. Для чего разностный выходной сигнал с усилителя 12 подвергают спектральному разложению и по значениям уровней первой и второй армоник определяют К и Кп из выражений

29

/в

Ч, С, иС—

1, Способ градуировки вертикальных акселерометров, заключающийся в том, что градуируемый акселерометр размещают на рабочей платформе с горизонтальной осью угловых колебаний, измерительную ось градуируемого акселерометра ориентируют перпендикулярно оси угловых колебаний платформы, затем отклоняют измерительную ось градуируемого акселерометра от вертикали на фиксированный угол и задают градуируемому акселераметру входной сигнал. путем гармоническогого изменения ориентации его измерительной оси относительно вектора гравитационного поля при колебаниях рабочей платформы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности градуировки путем уменьшения в результирующем сигнале градуируемого акселе- рометра составляющих, обусловленных фоновыми вертикальными вибрационными ( шумами перед заданием градуируемому

Э акселерометру, входного сигнала на рабочей платформе дополнительно pasмещают самоориентирующийся вертикальный акселерометр с центром масс чувствительного элемента, расположенным на оси угловых колебаний платформы, задают платформе вертикальные колебания на частоте градуировки, регулируя при этом коэффициент преобразования по каналу самоориентирующегося акселерометра, добиваются равенства выходных напряжений у градуируемого и самоориентирующегося акселерометров, после чего отключают вертикальные колебаний, а затем измеряют разность выходных напряжений с акселерометров и по ней определяют коэффициент преобразования градуируемого акселерометра.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что величины фиксированного угла отклонения и амплитуды гармонических угловых колебаний не превышают 0,1 рад.

4с - ay,с, V Ò (1,(г ) р,с, — 4a с

gV . (1-d ) где д

I — ускорение свободного падения; первоначальныи угол отклоне ния измерительнои оси ак селерометра от вертикали; амплитуда угловых колебаний платформы; амплитуды первой и второй гармоник напряжения на выходе дифференциального усилителя соответственно.

Формула изобретения