Способ определения поперечной чувствительности акселерометра



Способ определения поперечной чувствительности акселерометра
Способ определения поперечной чувствительности акселерометра
Способ определения поперечной чувствительности акселерометра
Способ определения поперечной чувствительности акселерометра
Способ определения поперечной чувствительности акселерометра

 


Владельцы патента RU 2596778:

ООО "ГлобалТест" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам определения поперечной чувствительности пьезоэлектрических акселерометров. Способ определения поперечной чувствительности акселерометра с использованием диаграммы направленности заключается в том, что на поворотную платформу стенда устанавливают акселерометр плоскостью его основания в направлении воздействия возмущения, осуществляют поворот акселерометра в гравитационном поле Земли с помощью поворотной платформы, при этом акселерометр устанавливают соосно оси вращения платформы и фиксируют его радиальное положение относительно горизонтальной оси, измеряют максимальные значения электрического напряжения при каждом повороте платформы на угол более 90°, которые используют для построения диаграммы направленности, по которой определяют максимальное значение поперечной чувствительности акселерометра, при этом значение относительного коэффициента влияния поперечного ускорения определяют из отношения значений максимальной поперечной чувствительности к осевой чувствительности, которую измеряют при установке акселерометра на поворотную платформу с ориентацией оси чувствительности перпендикулярно оси вращения вала, совмещении с ней центра масс инерционного элемента акселерометра и повороте акселерометра в гравитационном поле Земли. Технический результат - исключение инструментальной погрешности воспроизведения единицы ускорения. 4 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам определения поперечной чувствительности пьезоэлектрических акселерометров.

Пьезоэлектрические акселерометры чувствительны не только к механическим колебаниям в направлении их главной (продольной) оси, но в некоторой степени и к колебаниям в перпендикулярной к этой оси плоскости. Значение поперечной чувствительности выражается в процентах от значения чувствительности в направлении главной оси. Идеальным считался бы акселерометр с нулевой поперечной чувствительностью.

Поперечные составляющие измеряемого ускорения присутствуют практически при всех видах вибрационного или импульсного воздействия на исследуемый объект и могут достигать значений, соизмеримых с основной измеряемой величиной. Поэтому создание нечувствительных к поперечным составляющим ускорения акселерометров является одной из важных задач при их проектировании. Типовые значения поперечной чувствительности пьезоакселерометров, выражаемой через относительный коэффициент влияния поперечного ускорения (ОКВПУ), составляют до 10% от основной чувствительности, что непосредственным образом сказывается на результатах измерения при испытаниях параметров движения, силовых воздействий, динамических характеристик и т.п.

Известны способы определения поперечной чувствительности (см. Yrrgang В. «Пьезоэлектрические датчики ускорения с малой поперечной чувствительностью», ИПС №1, 1971 г.; Бабер И.С., Плотников И.В. «Метод и аппаратура для определения поперечной чувствительности измерительных преобразователей ускорения». СПб.: «Вибрационная техника», МДНТП, 1970 г.), заключающиеся в вибрационном воздействии на акселерометр в поперечном направлении с помощью электродинамических вибростендов, обладающих конструктивной инструментальной погрешностью, которая привносится в погрешность определения поперечной чувствительности.

Известно устройство для определения поперечной чувствительности акселерометров (см. а.с. СССР №309302 от 16.03.1970 г.), в котором реализован способ, заключающийся в вибрационном воздействии на акселерометр с помощью электродинамического вибростенда и позволяющий осуществлять непрерывную регистрацию диаграммы направленности без перезакрепления преобразователя. Способ осуществляется установкой разработки ВНИИМ им. Менделеева и имеет погрешность до 12%.

Вышеуказанное устройство обладает низкой точностью определения поперечной чувствительности, которая обусловлена:

- непрямолинейностью траектории движения торца балки, на которой установлен акселерометр;

- несовпадением направления изгибных колебаний балки с направлением действия возбуждающей силы;

- погрешностью измерения амплитуды виброперемещения.

Вышеуказанный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и поэтому выбран в качестве прототипа.

Решаемой технической задачей является создание способа определения поперечной чувствительности акселерометра с повышенной точностью.

Достигаемым техническим результатом заявляемого способа является исключение инструментальной погрешности воспроизведения единицы ускорения.

Для достижения технического результата в способе определения поперечной чувствительности акселерометра с использованием диаграммы направленности, заключающемся в том, что на поворотную платформу стенда устанавливают акселерометр, осуществляют поворот акселерометра в гравитационном поле Земли с помощью поворотной платформы, новым является то, что акселерометр устанавливают соосно оси вращения платформы и фиксируют его радиальное положение относительно горизонтальной оси, измеряют максимальные значения электрического напряжения при каждом повороте платформы на угол более 90°, которые используют для построения диаграммы направленности, по которой определяют максимальное значение поперечной чувствительности акселерометра, при этом значение относительного коэффициента влияния поперечного ускорения определяют из отношения значений максимальной поперечной чувствительности к осевой чувствительности, которую измеряют путем установки акселерометра на поворотную платформу с ориентацией оси чувствительности перпендикулярно оси вращения вала, совмещения с ней центра масс инерционного элемента акселерометра и поворота акселерометра в гравитационном поле Земли.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемом способе позволяет определить поперечную чувствительность акселерометра с погрешностью в 20 раз меньше по сравнению с вышеуказанными способами.

Заявляемый способ реализуется устройством, представленным на чертежах. На фиг. 1 - установка для определения поперечной чувствительности акселерометра, на фиг. 2 - способ определения осевой чувствительности акселерометра, на фиг. 3 - осциллограмма максимального значения сигнала с выхода акселерометра 2 в поперечном направлении при повороте платформы, на фиг. 4 - диаграмма направленности поперечной чувствительности акселерометра, где U в ы х . max . n - максимальное значение электрического напряжения, снятого с акселерометра при воздействии на него нормированного ускорения в поперечном направлении для n-ного положения.

Способ реализуется следующим образом.

На поворотную платформу 1 (см. фиг. 1) установки устанавливают акселерометр 2, осуществляют его поворот в гравитационном поле Земли с помощью поворотной платформы 1. Акселерометр 2 устанавливают соосно оси вращения платформы 1 и фиксируют его угловое положение относительно горизонтальной оси. Измеряют максимальные значения электрического напряжения при каждом повороте платформы на угол более 90°, которые используют для построения диаграммы направленности (см. фиг. 4), по которой определяют максимальное значение поперечной чувствительности акселерометра, при этом значение относительного коэффициента влияния поперечного ускорения (ОКВПУ) определяют из соотношения:

где ε - ОКВПУ (%);

U в ы х . max - максимальное значение электрического напряжения, снятого с акселерометра при воздействии на него нормированного ускорения в поперечном направлении в пределах 360°;

U в ы х . max - величина электрического напряжения, генерируемого акселерометром при воздействии на него нормированного ускорения вдоль оси.

Из формулы (1) видно, что точность значения ε определяется не только погрешностью, с которой определена поперечная чувствительность ( U в ы х . max ), но и погрешностью определения основной (осевой) чувствительности ( U в ы х . max ).

Последовательно меняя, в пределах 360°, угол между выбранным радиусом плоскости основания акселерометра 2 и горизонтальной осью и поворачивая для каждого положения датчика вал платформы на угол более 90° с измерением электрического напряжения, получают диаграмму направленности поперечной чувствительности, которая имеет вид «восьмерки» с максимальными и минимальными значениями поперечной чувствительности (см. фиг. 4).

Значение осевой чувствительности измеряют путем установки акселерометра на поворотную платформу (фиг. 2) с ориентацией оси чувствительности перпендикулярно оси вращения вала и совмещения с ней центра масс инерционного элемента акселерометра и поворота акселерометра в гравитационном поле Земли.

Заявляемый способ был применен для определения поперечной чувствительности низкочастотных высокочувствительных пьезоакселерометров с массой в несколько сотен граммов. Их осевая чувствительность составляла величину более 1 B/g, а значение ОКВПУ на частоте 0,5 Гц находилось для различных образцов в пределах 0,5…3%. Реализация способа проста, не требует сложной настраиваемой системы электромагнитного возбуждения, позволяет проводить измерение ОКВПУ для акселерометров любой массы, в т.ч. весьма значительной величины.

Способ определения поперечной чувствительности акселерометра с использованием диаграммы направленности, заключающийся в том, что на поворотную платформу стенда устанавливают акселерометр, осуществляют поворот акселерометра в гравитационном поле Земли с помощью поворотной платформы, отличающийся тем, что акселерометр устанавливают соосно оси вращения платформы и фиксируют его радиальное положение относительно горизонтальной оси, измеряют максимальные значения электрического напряжения при каждом повороте платформы на угол более 90°, которые используют для построения диаграммы направленности, по которой определяют максимальное значение поперечной чувствительности акселерометра, при этом значение относительного коэффициента влияния поперечного ускорения определяют из отношения значений максимальной поперечной чувствительности к осевой чувствительности, которую измеряют путем установки акселерометра на поворотную платформу с ориентацией оси чувствительности перпендикулярно оси вращения вала, совмещения с ней центра масс инерционного элемента акселерометра и поворота акселерометра в гравитационном поле Земли.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к области измерительной техники и могут быть использованы для определения частотных характеристик средств измерения параметров вибрации. Устройство для осуществления способа определения значения частоты установочного резонанса пьезоэлектрического вибропреобразователя содержит колебательную систему, состоящую из пьезоэлектрического вибропреобразователя и рабочего тела, прикрепленный к рабочему телу пьезоэлектрический вибратор, подсоединенный к нему генератор импульсных электрических сигналов с регулировкой импульса по длительности и амплитуде и подключенный к вибропреобразователю блок регистрации со схемой для преобразования Фурье выходного сигнала пьезоэлектрического вибропреобразователя.

Группа изобретений относится к области измерений, а именно к калибровке комплекса измерения скорости транспортных средств. Система и способ калибровки комплекса измерения скорости транспортных средств (ТС) содержат электронно-вычислительное устройство (ЭВУ), соединенное с видеокамерой, с поворотной платформой и с лазерным дальномером.

Изобретение относится к метрологии и предназначено для контроля дополнительной нелинейности микроэлектромеханических преобразователей линейного ускорения (МПЛУ) при испытании на виброустойчивость.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при определении погрешности датчика микроускорений на космическом аппарате (КА). Технический результат - обеспечение тарировки датчика микроускорений в космическом полете.

Изобретение относится к технике определения параметров движения и к области оценки и компенсации погрешностей измерения углового положения летательного аппарата (ЛА).

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям воздушной скорости, и может быть использовано для определения и компенсации погрешности измерения воздушной скорости и определения скорости ветра на высоте полета летательного аппарата.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам калибровки средств измерений, применяемых на стендах для определения моментов инерции изделий ракетной, авиационной и космической техники.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к стендам поверочным для градуировки акселерометров с использованием более точных средств измерения. Стенд для градуировки акселерометров содержит тензометрическое устройство с градуируемым акселерометром, тензодатчиками и бойком, и наковальню.

Изобретение относится к области пьезотехники и используется для измерения коэффициента преобразования акселерометров методом сравнения с калибровочным акселерометром.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для обеспечения взаимозаменяемости пьезоэлектрических вибропреобразователей ускорения (вибродатчиков ускорения), входящих в состав акселерометров или измерительных систем, без дополнительной настройки электронных согласующих элементов акселерометра или измерительных систем.
Наверх