Устройство для измерения продолжительности удара


 


Владельцы патента RU 2512104:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения параметров удара на стендах и может быть использовано при исследовании ударного взаимодействия тел. Устройство для измерения продолжительности удара, содержит корпус, элемент коммутации, генератор и блок индикации, снабжено преобразователем длительности импульсов генератора в цифровой код, схемой, осуществляющей передачу импульсов с генератора на счетчик импульсов при замыкании контактов проводника, счетчиком импульсов, преобразователем импульсов в цифровой код и вычислительным блоком, корпус выполнен виде цилиндрической втулки, внутри которой расположен подпружиненный в осевом направлении шток с бойком с возможностью ударного взаимодействия его с соударяемым телом, расположенным на металлическом основании, при этом на свободном конце штока закреплен проводник, соединенный с одним из входов схемы, осуществляющей передачу импульсов с генератора на счетчик импульсов, на металлическом основании также закреплен проводник, соединенный с другим входом схемы, осуществляющей передачу импульсов с генератора на счетчик импульсов. Полученный при ударе бойка электрический импульсный сигнал поступает в электронный блок, преобразуется в цифровой код и определяется длительность удара, как произведение количества импульсов и общее время импульсов, которое показывается на цифровом индикаторе блока индикации. Технический результат заключается в повышении точности определения продолжительности удара и определения с высокой степенью точности развитие ускорений, сил в любой момент времени развития кратковременного ударного процесса. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения параметров удара на испытательных стендах, и может быть использовано при исследовании ударного взаимодействия тел. Продолжительность удара при взаимодействии тел является важным параметром, позволяющим более информативно изучить поведение и изменения ускорений, динамических сил и напряжений в соударяемых телах.

Известно устройство для измерения длительности удара, содержащее корпус, пьезоакселерометы, источник питания, генератор, блок запоминания пикового значения ускорения, блок многоканальной памяти, аналого-цифровой преобразователь и регистратор параметров ударного импульса (патент РФ № 2237903 по кл. G01P 15/09 от 10.10.2004г.).

Недостатками данного устройства являются относительно низкая эффективность и точность измерения длительности ударных импульсов, обусловленные тем, что измерение длительности осуществляется не прямым, а косвенным методом при использовании средств преобразования сигнала, получаемого от датчиков, устанавливаемых в зоне ударного воздействия.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении точности, информативности измеряемых параметров и упрощения устройства - в частности, определять с высокой степенью точности развитие ускорений, сил в любой момент времени развития кратковременного ударного процесса.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для измерения продолжительности удара, содержащее имитирующий удар механизм и блок с электронной схемой, содержащей элемент коммутации, генератор и блок индикации, снабжено преобразователем

импульсов в цифровой код, и вычислительным блоком, при этом корпус выполнен в виде цилиндрической втулки, внутри которой расположен подпружиненный в осевом направлении шток с бойком с возможностью ударного взаимодействия его с соударяемым телом, расположенным на металлическом основании. На свободном конце штока закреплен проводник, соединенный с одним из входов схемы, осуществляющей подачу импульсов с генератора на счетчик количества импульсов при замыкании контактов двух проводников. Второй проводник, соединённый с другим входом этой схемы, закреплен на основании устройства. Генератор также имеет выход, соединённый с преобразователем длительности импульсов в цифровой код, выход которого соединен с одним из входов вычислительного блока, а к второму входу которого присоединён преобразователь количества импульсов в цифровой код, к входу которого подсоединён канал связи от выхода счётчика количества импульсов, имеющий соответствующее соединение с входом схемы, осуществляющей подачу импульсов с генератора на счетчик количества импульсов при замыкании контактов проводников, другой вход которой соединён с другим выходом генератора, а выход вычислительного блока соединён с блоком индикации.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения продолжительности удара.

Устройство для измерения продолжительности удара содержит металлическое основание 1, на котором закреплён испытуемый образец 2. Сменный боёк 3 с профилированным наконечником, закреплённым на штоке 4. Пружина сжатия 5 своими противоположными торцевыми концами закреплена, соответственно, на штоке 4 и на внутренней торцевой стороне корпуса - цилиндрической втулки 6. Внутренние поверхности витков пружины 5 установлены с минимальным зазором относительно штока 4, а наружные поверхности витков пружины 5 установлены с минимальным зазором относительно цилиндрического корпуса - втулки 6. На хвостовике штока установлена упругая прокладка 7. Втулка 6 жёстко закреплена на опорной стойке (на чертеже не показано). Подпружиненный шток 4 снабжён с возможностью фиксации штока 4 в верхнем (взведённом) положении с помощью ручек 8 и 9, для чего во втулке 6 выполнены два симметричных Г-образных паза с горизонтально П-образными заходами под ручки 8 и 9. На корпусе штока 4 закреплён проводник 10, соединённый с одним из входов схемы 11, осуществляющей подачу импульсов с генератора 12 на счетчик количества импульсов 13 при замыкании контакта проводника 10 с контактом проводника 14, соединенным с металлическим основанием 1. Генератор 12 представляет собой импульсный источник высокочастотных колебаний с определенным периодом следования и длительностью импульсов. Кроме того, выход генератора 12 соединен через преобразователь длительности импульсов в цифровой код 15 с первым входом вычислительного блока 16, второй вход которого соединен с преобразователем количества импульсов в цифровой код 17, соединённого с выходом счётчика числа импульсов 13, при этом выход вычислительного блока 16 соединен с блоком индикации 18.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент производится установка соударяемых тел, одним из которых является боек 3, а другим телом является испытуемый образец 2, устанавливаемый на металлическое основание 1. Как правило, они изготавливаются с использованием металлических или токопроводящих материалов. После установки образца 2 на основание 1 производится сжатие пружины 5 и фиксация штока 4 с бойком 3 с помощью ручек 8 и 9 в верхнем, поворотном горизонтальном положении в пазах П корпуса 6. Расстояние Н между испытуемым образцом и нижней часттю головки бойка, профиль бойка, а также расстояние К между верхними торцевыми поверхностями штока и втулки, длина и жёсткость (упругость) пружины выбираются таким образом, чтобы обеспечить заданные испытательные параметры ударного взаимодействия. При переводе ручек из горизонтального направления паза П в вертикальное направление паза П происходит освобождение сжатой пружины и мгновенное перемещение штока с бойком вниз, обеспечивая ударное воздействие на испытуемое изделие.

В начальный момент удара при касании бойка 3 испытуемого изделия 2 происходит замыкание контактов проводников 10 и 14. Схема 11 начинает пропускать импульсы с генератора 12 на счётчик числа - n импульсов 13. Преобразователь 17 количества импульсов - n в цифровой код передаёт сигналы в вычислительный блок 16. Поступающие с генератора 12 импульсы длительности t имп преобразуются в цифровой код в блоке 15 и поступают также в вычислительный блок 16. За время t имп контактирования соударяемых тел происходит умножение количества импульсов генератора и длительности импульсов в вычислительном блоке 16 определяется длительность удара Т = n х t имп, которая показывается на цифровом индикаторе в блоке индикации 18.

В момент окончания ударного взаимодействия происходит отскок бойка от поверхности испытуемого изделия и электрическая цепь подачи импульсов на счётчик числа импульсов разрывается.

Предложенное устройство не содержит датчиков измерения ускорений, позволяет с высокой точностью определить продолжительность удара. Устройство содержит малогабаритную и относительно дешевую элементную базу.

1. Устройство для измерения продолжительности удара, содержащее корпус, элемент коммутации, генератор и блок индикации, отличающееся тем, что оно снабжено преобразователем длительности импульсов генератора в цифровой код, счетчиком импульсов, схемой, осуществляющей передачу импульсов с генератора на счетчик импульсов при замыкании контактов проводников, преобразователем количества импульсов в цифровой код и вычислительным блоком, при этом корпус выполнен в виде цилиндрической втулки, внутри которой расположен подпружиненный в осевом направлении шток с бойком с возможностью ударного взаимодействия его с соударяемым телом, расположенным на металлическом основании, а на свободном конце штока закреплен проводник, соединенный с одним из входов схемы передачи импульсов генератора при замыкании проводников, кроме того, на металлическом основании закреплён проводник, соединённый с другим входом схемы передачи импульсов генератора, один из выходов которого соединён с входом вычислительного блока количества импульсов через преобразователь длительности импульсов в цифровой код, а второй вход вычислительного блока соединён с преобразователем количества импульсов в цифровой код, вход которого соединён с выходом счётчика количества импульса, имеющий соединение с выходом схемы передачи импульсов с генератора, причем выход вычислительного блока соединён с блоком индикации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм, имитирующий удар, снабжен бойком со сменными головками.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на хвостовике бойка установлена упругая прокладка.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подпружиненный боек выполнен с возможностью фиксации в верхнем положении, для чего в стенке цилиндрической втулки выполнены два симметричных Г-образных паза, а на штоке установлены ручки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения пиковых ударных ускорений. Пьезоэлектрический датчик ударного ускорения содержит корпус, во внутренней полости которого закреплена опора, имеющая выступы в средней части, равноудаленные от сторон корпуса, на каждом из которых закреплены при помощи промежуточного клеевого слоя пьезоэлемент и инерционная масса.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к акселерометрам. .

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к технике высокоточных измерений, и может быть использовано для измерения перемещений и вибраций.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерительным элементам линейного ускорения. .

Изобретение относится к методу изготовления силового измерительного датчика из нескольких материалов. .

Изобретение относится к области измерительной техники, а более конкретно к измерительным элементам линейного ускорения. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения ускорения и углового положения относительно горизонта, и в частности для коррекции положения при измерениях прецизионными датчиками давления.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в точном машиностроении и электронной технике. .

Изобретение относится к датчикам, а конкретно, к пьезоэлектрическим акселерометрам, используемым в качестве сейсмодатчиков. .

Изобретение относится к области измерения параметров движения, в частности к измерению акселерометрами ударных ускорений. .

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению параметров механических колебаний в широкой полосе частот. Изобретение может быть использовано для измерения волновых параметров механических колебаний различных объектов в строительстве, машиностроении, акустике и т.д. Предлагаемый способ приема и преобразования вектора механических колебаний осуществляется с помощью 3D-приемника в виде трехгранной равносторонней пирамиды с гранями, равнонаклоненными к основанию пирамиды под заданными углами φ, а съемные приемные узлы (вибропакетники) располагаются в центре каждой грани в определенной точке ее оси симметрии, что дает возможность совместить пространственно, физически и электрически информацию о компонентах вектора в измерительной точке и позволяет достоверно измерять вектор механических колебаний. Технический результат - создание способа и 3D-приемника приема и синхронного тензорного преобразования компонентов измеряемых механических колебаний во всем диапазоне диагностических параметров объекта с высокой достоверностью. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к пьезоэлектрическим датчикам и может быть использовано, в частности, в системах диагностики автомобиля и системах автосигнализации. Сущность: датчик включает пьезоэлектрическое рабочее тело и систему регистрации. Рабочее тело выполнено из пьезокерамики связностью 3-0 с максимальным значением коэффициента напряжения g 33 . При этом датчик дополнительно содержит пьезоэлемент-резонатор для тарировки, поверхность которого соединена с поверхностью рабочего тела. Технический результат: повышение пьезочувствительности при минимальном весе, возможность тарировки и проверки работоспособности датчика в условиях отсутствия гравитации. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к акселерометрам, предназначенным для измерения малых ускорений. Акселерометр содержит ячейку из двух параллельно установленных поляроидов с чувствительным элементом между ними, выполненным из прозрачного тензочувствительного материала - полиуретана, имеющего форму клина. Усилие на тензочувствительный элемент от инерционного элемента передается с помощью двойной рычажной системы, состоящей из груза, находящегося под действием измеряемого микроускорения, системы рычагов, опирающихся на опоры и площадки, воздействующих на чувствительный элемент. Для определения числа интерференционных полос используют веб-камеру, установленную с одной стороны ячейки, с другой стороны которой для равномерного освещения установлена подсветка из матового стекла и светодиодного источника света, при этом для предохранения системы от перегрузки в районе груза, находящегося под действием измеряемого микроускорения, установлена пружина. Изобретение обеспечивает увеличение чувствительности и точности измерений, возможность проведения измерений в условиях космической станции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения линейного ускорения. Волоконно-оптический преобразователь линейного ускорения состоит из двух каналов приемо-передачи оптического излучения и чувствительного элемента, включающего два устройства ориентации оптического излучения, выполненные из кварцевого стекла в форме параллелепипеда, частично покрытые зеркальным напылением, и устройство поглощения оптического излучения, которое консольно закреплено через прокладки между устройствами ориентации оптического излучения и выполнено в виде балки из светопоглощающего материала с грузом, закрепленным на ее конце. Между устройствами ориентации с противоположной стороны относительно устройства поглощения введена прокладка, обеспечивающая зазор между ними, при этом зеркальное напыление отсутствует на областях, соответствующих прямоугольной проекции консольно закрепленной балки на поверхности устройств ориентации оптического излучения. Изобретение расширяет функциональные возможности волоконно-оптического преобразователя на основе оптического туннельного эффекта для обеспечения измерения линейного ускорения. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения линейных ускорений и может быть использовано для одновременного измерения ускорений вдоль трех взаимно перпендикулярных осей. Сущность: акселерометр содержит инерционную массу (1), которая закреплена во внутренней раме (2) с помощью торсионов (3- 6). Торсионы (3-6) размещены в микромеханическом акселерометре с возможностью совершения поступательных колебаний инерционной массы (1) вдоль оси Х. На инерционной массе (1) закреплены подвижные электроды (7, 8) датчика перемещения, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны. На внутренней раме (2) закреплены подвижные электроды (9, 10) датчика перемещения, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны. Внутренняя рама (2) закреплена во внешней раме (11) с помощью торсионов (12-15). Торсионы (12-15) размещены в микромеханическом акселерометре с возможностью совершения поступательных колебаний внутренней рамы (2) вдоль оси Y. Внешняя рама (11) закреплена в корпусе (16) с помощью торсионов (17-20). Торсионы (17-20) размещены в микромеханическом акселерометре с возможностью совершения поступательных колебаний внешней рамы (11) вдоль оси Z. На внешней раме (11) закреплены подвижные электроды (21, 22) датчика перемещения. Корпус (16) закреплен на подложке (23), на которой закреплены неподвижные электроды (24, 25) датчика перемещения, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны. Неподвижные электроды (24, 25) образуют конденсаторы с подвижными электродами (7, 8) в плоскости их пластин, образуя при этом емкостной датчик перемещения инерционной массы (1) относительно подложки (23). На подложке (23) закреплены неподвижные электроды (26, 27) датчика перемещения, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны. Неподвижные электроды (26, 27) образуют конденсаторы с подвижными электродами (9, 10) в плоскости их пластин, образуя при этом емкостной датчик перемещения внутренней рамы (2) относительно подложки (23). На подложке (23) закреплены неподвижные электроды (28, 29) датчика перемещения. Неподвижные электроды (28, 29) образуют конденсаторы с подвижными электродами (21, 22) в плоскости их пластин, образуя при этом емкостной датчик перемещения внешней рамы (11) относительно подложки (23). Инерционная масса (1), внутренняя рама (2), внешняя рама (11), торсионы (3-6, 12-15, 17-20), подвижные электроды (7-10, 21, 22) датчиков перемещения расположены с зазором относительно подложки (23). Инерционная масса (1), внутренняя рама (2), внешняя рама (11), торсионы (3-6, 12-15, 17-20), подвижные электроды (7-10, 21, 22) датчиков перемещения, неподвижные электроды (24-29) датчиков перемещения, корпус (16) выполнены из полупроводникового материала, например, из монокристаллического кремния. Подложка (23) может быть изготовлена из диэлектрика, например, из боросиликатного стекла. Технический результат: возможность проведения одновременных измерений ускорений вдоль трех взаимно перпендикулярных осей X, Y, Z. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Акселерометр содержит кремниевую подложку, на которую нанесен пьезоэлектрический слой, например, из окиси цинка в виде прямоугольной вытянутой дорожки. С обеих сторон пьезоэлектрической дорожки и в ее середине установлены встречно-штыревые электроды. На центральный электрод подается электрический импульс, который распространяется со скоростью звука от центрального электрода к внешним. Одновременно под действием внешнего линейного ускорения акустическая волна ускоряется или замедляется в зависимости от направления векторов скорости звука и действующего внешнего линейного ускорения. При отсутствии ускорения импульс от центрального электрода к внешним приходит одновременно, при действии ускорения - в разное время. Разность времен прохождения мерных участков акустической волной прямо пропорциональна действующему ускорению. Изобретение обеспечивает повышение точности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для вибродиагностики технологического оборудования. Вибродатчик с элементом цифровой калибровки выполнен в виде металлического корпуса с фланцем для крепления на контролируемом объекте. Внутри корпуса датчика размещены первичный пьезокерамический преобразователь и электронная схема сопряжения первичного преобразователя. При этом в состав электронной схемы тракта усиления сигнала включен цифровой потенциометр, позволяющий вернуть коэффициент преобразования датчика к начальному значению. Потенциометр управляется от внешнего блока эталонных импульсов, подаваемых через технологический разъем в корпусе датчика при калибровке в режиме задания на испытательном вибростенде образцовых значений виброскорости на базовой частоте и фиксации выходного сигнала датчика на штатной нагрузке блока регистрации. Технический результат заключается в поддержании паспортных характеристик вибродатчика в течение всего срока эксплуатации. 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается линейного микроакселерометра с оптической системой. Микроакселерометр включает в себя корпус, две инерционные массы на упругих подвесах, два датчика положения, два компенсационных преобразователя. Датчики положения выполнены в виде двух пар монохроматических излучателей с различным спектром излучения и двух фотоприемников с цветоделением, имеющих не менее двух выходов спектральных диапазонов. Излучатели расположены над инерционной массой, а фотоприемники размещены в корпусе соосно с фотоприемниками. Монохроматические излучатели снабжены ограничителями светового потока. Технический результат заключается в повышении точности измерений и упрощении конструкции. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения параметров ускорения в виброметрии, сейсмологии и акустики. Пьезоэлектрический акселерометр содержит предусилитель и концентрично расположенные кольцевые инерционную массу, корпус и первый пьезочувствительный элемент с осевой поляризацией в виде пары пьезоэлектрических секторов, не соприкасающихся друг с другом, и электродов, контактирующих с боковыми поверхностями пары пьезоэлектрических секторов, при этом кольцевой корпус выполнен из электропроводного материала с возможностью контактирования с боковыми поверхностями пары кольцевых пьезоэлектрических секторов, имеющих различную поляризацию, причем электроды подключены к предусилителю, при этом в него введены второй и третий предуселители, а также второй кольцевой пьезочувствительный элемент, установленный над первым кольцевым пьезочувствительным элементом и выполненный в виде двух пар радиально поляризованных секторов, снабженных электродами, контактирующими с боковыми поверхностями секторов, при этом предуселители выполнены дифференциальными, а сектора пар второго кольцевого пьезочувствительного элемента имеют одинаковую поляризацию, причем три пары первого и второго кольцевых пьезочувствительных элементов через электроды подключены к входам трех соответствующих дифференциальных усилителей. Технический результат - измерение трех компонент вектора ускорения. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения параметров ускорения в виброметрии, сейсмологии и акустики. Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является измерение трех компонент вектора ускорения с помощью пьезоакселерометра, работающего на деформации сдвига. Известный однокомпонентный пьезоакселерометр содержит предусилитель и концентрично расположенные кольцевые инерционную массу, корпус и пьезочувствительный элемент в виде трех пьезоэлектрических секторов, один из которых выполнен с осевой поляризацией, и электродов, контактирующих с боковыми поверхностями пьезоэлектрических секторов, при этом кольцевой корпус выполнен из электропроводного материала с возможностью контактирования с боковыми поверхностями пьезоэлектрических секторов, причем электроды подключены к предусилителю, введены второй и третий предусилители, при этом второй и третий пьезоэлектрические сектора выполнены с радиальной поляризацией и подключены ко второму и третьему предусилителям. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх