Способ калибровки преобразователей переменной силы



Способ калибровки преобразователей переменной силы
Способ калибровки преобразователей переменной силы
Способ калибровки преобразователей переменной силы

 

G01H1/00 - Измерение механических колебаний или ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых колебаний (генерирование механических колебаний без измерений B06B,G10K; определение местоположения, направления или измерение скорости объекта G01C,G01S; измерение медленно меняющегося давления жидкости G01L 7/00; измерение дисбаланса G01M 1/14; определение свойств материалов с помощью звуковых или ультразвуковых колебаний, пропускаемых через эти материалы G01N; системы с использованием отражения или переизлучения акустических волн, например формирование акустических изображений G01S 15/00; сейсмология, сейсмическая разведка, акустическая разведка G01V 1/00; акустооптические устройства как таковые G02F; получение

Владельцы патента RU 2613583:

Прилепко Михаил Юрьевич (RU)

Предложен способ измерения силы, приложенной к преобразователю переменной силы, для его последующей калибровки. При этом переменная сила, возбужденная возбудителем переменной силы 8, преобразовывается посредством упругого элемента 4 в упругую деформацию, которая измеряется при помощи лазерного интерферометра 1. 2 ил.

 

Суть изобретения

Способ калибровки преобразователей переменной силы с использованием лазерного интерферометра, основанный на измерении деформации упругого элемента, пропорциональной возбужденной силе.

Описание изобретения

Изобретение используется при калибровке, поверке, испытаниях преобразователей переменной силы.

Известен способ калибровки преобразователей переменной силы с применением сравнения сигналов эталонного и калибруемого преобразователей (техническая документация фирм «РСВ Piezotronics», США; «Kistler», Швейцария). Способ основан на использовании гидравлического принципа возбуждения силы. Недостаток: не позволяет калибровать преобразователи в широком диапазоне частот.

Другим известным способом является вибрационный способ калибровки преобразователей переменной силы с последовательным применением двух различных масс (техническая документация фирмы «Брюль и Кьер», Дания. «Преобразователи силы типов 8200 и 8201», 1994 г.). Способ заключается в том, что калибруемому преобразователю переменной силы придают синусоидальные механические колебания при последовательном применении двух различных масс, закрепляемых на нем, что вызывает инерционные силы, пропорциональные закрепляемым массам. Измеряются значения масс и ускорений и определяется коэффициент преобразования калибруемого преобразователя силы из двух уравнений, составленных на основе второго закона Ньютона. Недостатком описанного способа, предусматривающим использование однонаправленного механического движения, является большая неопределенность калибровки за счет наличия поперечных и изгибных колебаний, нарушающих однонаправленность движения. Кроме того, способ является достаточно трудоемким, так как предусматривает двойной эксперимент (для каждой из двух масс) и не обеспечивает возможность калибровки на иных, нежели синусоидальном, возбуждениях. Также, поскольку преобразователи силы калибруются в «свободном» состоянии (т.е. закрепленными на одну поверхность), возникают погрешности, характерные для режимов измерений преобразователей в реальных условиях эксплуатации, т.е. закрепленных за обе поверхности. Получаемые этим способом метрологические характеристики преобразователей неадекватны таковым при практическом использовании преобразователей, помещенных между двумя поверхностями. Этот факт является причиной появления неучитываемой при измерениях составляющей неопределенности, которая может иметь значительную величину.

Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона калибровки преобразователей переменных сил. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что переменная сила, возбужденная возбудителем переменной силы, преобразовывается посредством упругого элемента в его упругую деформацию, пропорциональную возбужденной силе. Величина упругой деформации измеряется лазерным интерферометром.

Способ поясняется рис. 1.

В соответствии с законом Гука в области упругих деформаций деформация, возникающая в упругом теле, линейна и пропорциональна приложенной к этому телу силе. При превышении предела пропорциональности связь между силой и деформацией становится нелинейной.

Коэффициент упругости зависит как от свойств материала, так и от геометрических размеров упругого тела. Зависимость коэффициента упругости от соотношения размеров упругого тела (площади поперечного сечения S и длины Г) можно выразить следующим соотношением:

где:

Е - модуль упругости, являющийся механической характеристикой материала упругого тела.

Если обозначить относительное удлинение как

а механическое напряжение в поперечном сечении как

где:

F - сила, приложенная к упругому телу;

S - площадь поперечного сечения упругого тела,

то закон Гука в относительной форме запишется как:

Следовательно, представляется возможным откалибровать при помощи эталона упругий элемент калибровочной установки таким образом, чтобы в диапазоне упругих деформаций он имел известную зависимость упругой деформации 6 от приложенной силы F, осуществляя таким образом функцию преобразования силы в упругую деформацию, которая может быть измерена лазерным интерферометром. Эта известная зависимость в дальнейшем будет использоваться как эталонная при калибровке других преобразователей переменной силы. Конструктивно упругий элемент является частью крышки калибровочной установки, в которой (крышке) выполнена концентрическая кольцевая проточка (ряд проточек) определенной глубины, ширины и радиуса. На внешний торец упругого элемента нанесено отражающее покрытие для возможности измерений его упругой деформации посредством лазерного интерферометра. Внешний вид упругого элемента схематически изображен на рис. 2.

Способ позволяет использовать различные по форме возбуждающие силы, что обеспечивает калибровку не только на синусоидальном, но и других по форме (прямоугольный, треугольный, случайный и их комбинациях, серии последовательных импульсов) силах, соответствующих режимам измерений преобразователей в реальных условиях эксплуатации, и позволяет определять амплитудно- и фазочастотные характеристики преобразователей в широком диапазоне частот (от 1 Гц до 20⋅103 Гц).

Краткое описание чертежей

На рис. 1 схематически изображено устройство для калибровки преобразователей переменной силы с использованием лазерного интерферометра.

Перечень позиций к рис. 1:

1 - лазерный интерферометр;

2 - отражающее покрытие;

3 - кольцевая проточка;

4 - упругий элемент;

5 - корпус;

6 - калибруемый преобразователь переменной силы;

7 - измерительный усилитель;

8 - возбудитель переменной силы;

9 - генератор.

На рис. 2 схематически изображена конструкция упругого элемента калибровочной установки.

Перечень позиций к рис. 2:

2 - отражающее покрытие;

3 - кольцевая проточка;

4 - упругий элемент.

Способ измерения силы, приложенной к преобразователю переменной силы, для его последующей калибровки, отличающийся тем, что переменная сила, возбужденная возбудителем переменной силы 8, преобразовывается посредством упругого элемента 4 в упругую деформацию, которая измеряется при помощи лазерного интерферометра 1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области спектральных измерений и касается способа компенсации дрейфа амплитуды в спектрометре. Способ включает в себя выполнение процесса стандартизации, включающего измерение спектра образца стандартизации и спектра амплитуды нулевого материала и вычисление двухлучевого спектра, относящегося к образцу стандартизации.

Изобретение относится к области тепловых измерений и предназначено для контроля характеристик термопар. .

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии, в частности к способам калибровки сканера зондового микроскопа. .

Изобретение относится к определению концентрации различных бинарных газовых смесей и может быть использовано в промышленной теплоэнергетике, в химической, авиационной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к точной механике . .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для градуировки гидрофизических преобразователей Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет увеличения диапазона скоростей перемещения гидрофизического преобразователя в сторону более высоких значений.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для крепления подвижной части приборов магнитоэлектрической, электродинамической и электростатической систем, фотогальванометрических приборов и компараторов моментов, в которых измеряемая величина вызывает отклонение подвижной части вокруг оси вращения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве щитовых электроизмерительных приборов для систем контроля и управления сложными объектами.

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам вибрационной диагностики двигателей. Устройство содержит датчики вибрации и скорости вращения вала двигателя, cхему приема вибрационного сигнала и величины скорости вращения.

Многофункциональное устройство для контроля параметров состояния оборудования содержит корпус, органы взаимодействия, управляющий процессор, разъем питания, соединенный с аккумулятором, RFID считыватель, Bluetooth модуль, тепловизор, соединенный с видеокамерой, и виброметр.

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам контроля лопаток турбин компрессора. Устройство содержит емкостный датчик, установленный на корпусе перпендикулярно к траектории прохождения вершин лопаток подвижного рабочего колеса.

Изобретение относится к области контрольных устройств для контроля роторов турбин. Заявлены контрольное устройство для контроля ротора турбины, способ контроля ротора турбины, ступень турбины, турбинный двигатель.

Изобретение относится к способу формирования последовательности импульсных сигналов, используя процессор, в частности, для системы калибровки системы измерения синхронизации венцов в турбомашине или другом вращающемся оборудовании.

Изобретение относится к вибрационной метрологии, в частности к средствам вибродиагностики печатных узлов. Способ вибродиагностики предполагает жесткое крепление печатного узла в месте его размещения, встраивание вибродатчика и излучателя гармонических синусоидальных колебаний (виброэмулятора) непосредственно в печатный узел на стадии его разработки, вибровоздействие на печатный узел подачей гармонических синусоидальных колебаний на виброэмулятор, снятие амплитудно-частотных характеристик (АХЧ) с вибродатчика, определение резонансных частот и соответствующих им дефектов.

Изобретение относится к метрологии, в частности в способам измерений амплитуды колебаний в твердых телах путем непосредственного контакта с детектором. Способ проверки адресности стыковки трубопроводов системы наддува баков жидкостных ракет шахтного базирования включает создание колебательного сигнала в части трубопровода, находящейся в аппаратурном отсеке, прием его в части трубопровода, находящейся в шахтной пусковой установке.

Группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к средствам измерений крутильных колебаний. Способ содержит этапы, на которых получают колебательный сигнал ускорения от акселерометра, расположенного на неподвижной детали турбинного двигателя, оценивают частотный спектр колебательного сигнала, ищут пару спектральных линий с амплитудами, превышающими, по меньшей мере, первый порог.

Изобретение относится к способу и устройству для анализа акустической эмиссии. Способ анализа колебаний или акустического анализа детали, заготовки и/или инструмента для определения надежности работы и/или качества обработки, при котором регистрируют и обрабатывают колебания, возникающие во время использования и/или при контроле детали, заготовки и/или инструмента.
Наверх