Устройство для измерения линейного ускорения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 Р 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР

gп,яля1 Й р

, и =,Г1ИОТТ :.I аА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о

)ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4673864/10 (22) 04.04.89 (46) 15.05.91. Бюл, М 18 . (71) Институт кибернетики им. В,M,Ãëóèêoва (72) С,В Абрамович, В.В,Бруй, П,И,Дехтя-. ренко, И.П,Кириллов, В,А.Климантов, В.В.Козлов, Б.А.Кораблев,. С.В.Костюшко, В.В.Марков, С.P.Ðàéõìàí, С.M,ÑTåïóðà и

Ф.Ф.Федоренко (53) 531,768 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 373626, кл. G 01 Р 15/09, 1971, Авторское свидетельство СССР

М 150714, кл. G 01 P 15/09, 1962, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНОГО УСКОРЕНИЯ (57) Изобретение относится к виброметрии для измерения линейного ускорения с помощью пьезоэлектрических акселерометров и может быть использовано при

Изобретение относится к виброметрии, к измерению линейного ускорения при помощи пьезоэлектрического акселерометра, а точнее к повышению его точности посредсТВоМ компенсации параэитной поперечной чувствительности, и может быть использовано для измерения линейных ускорений, в частности, при вибрационных испытаниях иэделий.

Целью изобретения является повышеwe точности измерения линейного ускорения, упрощение измерительного устройства путем исключения подбора и совмещения в

»!Ж,„, 1649457 А1 вибрационных испытаниях изделий, Цель изобретения — повышение точности измерения линейного ускорения, упрощение измерительного устройства путем исключения подбора и совмещения в одном корпусе двух чувствительных пьезоэлементов с идентичными диаграммами направленности поперечной чувствительности. Это достигается тем, что в устройстве используются два пъезочувствительных элемента — измерительный и компенсирующий, в качестве которых применяются серийно выпускаемые однотипные акселерометры с гарантированными метрологическими характеристиками. Компенсация поперечной составляющей чувствительности измерительного акселерометра достигается за счет установки компенсирующего акселерометра таким образом, что направление оси его продольной чувствительности совпадает с направлением оси поперечной составляющей ускорения. 1 з.п.ф-лы, 1 ил, одном корпусе двух чувствительных пьезоэлементов с идентичными диаграммами направленности поперечной чувствительности.

На-чертеже изображено предлагаемое устройство.

На чертеже приняты следующие обозначения:

ИИ вЂ” испытуемое изделие, линейное ускорение А которого должно быть измерено;

Д1 — измерительный акселерометр, Д2 — компенсирующий акселерометр;

Атт — аттен юатор;

Б — блок вычитания.

1649457

20

- 25 т

Зо г

35 я

) 45

Условием компенсации поперечной чувствительности акселерометра Д1 является равенство нулю (а1 К1 — Кг ), что можно достигнуть введя такой нормирующий множитель К, при котором соблюдается равенК1

СтвΠ— a1 K1 — ККг =О, т,е. К= а1

Кг

Принимая для простоты характеристики обоих акселерометров близкими друг к другу, т,е. К1 Кг, получаем К а1, т.е, нормирующий множитель напряжения компен сационного акселерометра должен быть равен (или близок) к относительному коэфПри этом выход измерительного акселерометра Д1 соединен с первым входом блока вычитания БВ, Выход компенсирующего акселерометра Дг соединен с входом аттенюатора Атт, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания.

Устройство работает следующим образом.

Акселерометр Д1 — измерительный, направляют по измеряемому ускорению (по оси 2), акселерометр Дг — компенсирующий, однотипный с измерительным, устанавливают перпендикулярно измерительному так, чтобы направление продольной чувствительности компенсирующего акселерометра

Дг совпадало с направлением поперечной чувствительности измерительного акселерометра Д1(по оси Х) и поперечной составляющей ускорения.

При этом направление поперечной чувствительности компенсирующего акселерометра Дг совпадает с направлением продольной чувствительности измерительного акселерометра Д1 (по оси 2).

Покажем, что в предлагаемом устройст ве компенсация поперечной чувствитель ности измерительного акселерометра, а следовательно, повышение точности могу быть достигнуты без подбора акселеромет ров с идентичными характеристиками, Примем продольные чувствительност (по основным осям) акселерометров Д1 и Д равными соответственно К1 и Kz, а попереч ные относительно продольных а1 и az, т,е а1 К1 и аг Кг соответственно.

Тогда при составляющих ускорени обьекта по осям 2 и Х, равных Az и Ах выходные сигналы (напряжения) акселеро метров равны

0д1 = Az K1 + Ах а1 К1;

0дг =Azaz Кг+Ах Kz.

ВычитаЯ напРЯжение 0дг из Од1, полУча ем

Од1 — Одг = AZ (к — Щ кг ) + АХ (a1 К1 кг фициенту а1 поперечной чувствительности измерительного акселерометра Д1.

Выходное напряжение акселерометра

Дг, умноженное -на нормирующий множитель К -a1 (т.е. снятое с аттенюатора Атт), вычитается иэ напряжения акселерометра

Д1, Разностное (выходное) напряжение

0 равно

0m x = 0д1 — KU z = Az . K1+ Ах а1 K1— — Az az a1 — Kz — Ax" Кг а1

К1 К1

Кг Kz

= Ак K1 + Ах a1 К1 A„a1 K1 — И. «а1 аг

= Az K1 (1 — a1 аг ) или

ОКОНЧатЕЛЬНО 0ецх= = AZ К1 (1 — а1 aZ ) .

Следовательно, выходное разностное напряжение двух акселерометров — иэмери. тельного и компенсирующего — не содержит составляющей, определяемой поперечной чувствительностью (ускорением по поперечной оси Х). При этом чувствительность акселерометра по продольной оси уменьшается на относительную величину a1 az, Обычно относительная поперечная чувствительность акселерометров составляет величину, равную нескольким процентам от продольной чувствительности. Так, для акселерометров фирмы Брюль и Къер она не превышает4%, При а1я аг =4% (0,04), получаем а1 аг .= 0,04 = 0,0016 = 0,16%, т,е. введение компенсирующего акселерометра вносит в показания измерительного пренебрежимо малую погрешность измерения по продольной оси, Таким образом, использование предлагаемого устройства для измерения линейно,го ускорения с дополнительным, компенсирующим акселерометром, размещаемым рядом с основным измерительным таким образом, что ось его продольной чувствительности перпендикулярна оси продольной чувствительности основного акселерометра при соответствующем выборе нормирующего множителя (реализуемого аттенюатором) для выходного напряжения компенсируюшего акселерометра, по сравнению с прототипом позволяет скомпенсировать чувствительность основного акселерометра и тем самым повысить точность измерения продольной (основной) составляющей ускорения объекта (изделия), Формула изобретения

1, Устройство для измерения линейного ускорения, содержащее два чувствительных

1649457

Составитель Т,Макарова

Техред М,Моргентал Корректор И,Муска

Редактор Н,Швыдкая

Заказ 1519 Тираж 361 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения настройки, в него введены блок вычитания и аттенюатор, а чувствительные элементы— однотипные акселерометры — установлены так, что направление оси продольной чувствительности первого акселерометра совпадает с направлением оси максимальной поперечной чувствительности второго акселерометра, причем выход второго акселерометра и выход первого акселерометра через аттюнюатор подключены к входам блока вычитания.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е5 с я тем, что коэффициент передачи аттенюатора равен произведению относительно максимального значения поперечной чувствительности второго акселерометра на отношение продольных чувствительностей

10 второго и первого акселерометров.