Устройство для измерения ускорения

 

(72) Авторы изобретения

E. Г. Добровольский и В. В. Лубенский (7I) заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ

Изобретение относится к приборостроению, в частности к средствам для из,мерения ускорения движущихся объектов.

Известно устройство для измерения

5 ускорения, содержащее корпус, инерционную массу в виде магнитного сер" дечника и катушку.

При измерении. скорости движения тела происходит смещение инерционной массы относительно сердечника, при этом в катушке наводится электрический импульс, амплитуда которого пропорциональна ускорению.

После прохождения инерционной массы внутрь сердечника процесс измерения заканчивается (1 ).

Недостатком устройства является зависимость времени регистрации ускорения от длины магнита.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения ускорения, содержащее корпус с укрепленным на нем носителем информации с токопроводящей направляющей, на которой расположена инерционная масса с установленным на ней импульсным источником света, генератор импульсов, выход которого соединен с направляющей и тороидальный трансформатор, обмотка которого размещена на инерционной массе и подключена к импульсному источнику света (2 ).

Недостатком известно > устройства является зависимость времени регист" рации и диапазона измеряемых уско" рений от длины участка перемещения инерционной массы.

Например, при линейном законе нарастания ускорения A(t) где Ая - максимальное значение ускорения;

3 993129

T - длительность импульса уско- м рения; н текущее время. Н время регистрации (tp) ускорений уст- ц ройством будет равно 5 л (г) и где Ly — длина устройства (участок перемещения инерционной массы). f0

Из формулы видно, что для увеличения времени регистрации, например, в 3 раза длину устройства необходимо увеличить в 27 раз при прочих равных условиях. 15

Иэ предыдущей формулы вытекает

6 Ly Ти . (3) и t3 а из этого слудет,что при фиксированном значении времени регистрации для увеличения диапазона измерения ускорений (0...Ап), например,в 3 раза требуется увеличить в 3 раза длину устройства. Таким образом, в предлагаемом устройстве увеличение времени регистрации и диапазона измеряемых ускорений требует значительного увеличения габаритов (длины устройства /, что в большинстве случаев неприемлемо. 30

Цель изобретения - увеличение времени регистрации и диапазона измеряемых ускорений.

Указанная цель достигается тем, J

J что в устройство для измерения ускорения введены по крайней мере одна дополнительная инерционная масса и элемент фиксации масс, а направляющая установлена с возможностью вращения. 0

Элемент фиксации выполнен в виде продольных выступов на направляющей и взаимодействующих с ними пазов в посадочных отверстиях инерционных масс, при этом поверхность удаленного от инерционных масс конца одного из выступов выполнено винтовой.

На фиг. 1 схематично показано . предлагаемое устройство; на фиг. 2сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 - се- 0 чение 6-6 на фиг.1: на фиг. 4 - сечение В"В на фиг.1.

Устройство состоит иэ корпуса 1, жестко аакрепленного на испытуемом объекте (не показан ), токопроводящей направляющей 2, выполненной в виде штока, закрепленного на торцовых неметаллических крышках 3 с поощью подшипников 4, обеспечивающих аправляющей 2 воэможность вращения, а направляющей 2 установлены инерионные массы 5-7,на которых распоожены тороидальные трансформаторы с обмотками 8 и светодиодами 9. К концам направляющей 2, являющейся первичной обмоткой трансформатора, подключен генератор 1О импульсов. Вдоль корпуса 1 расположена фотопленка 11.

Инерционные массы 5-7 в посадочных отверстиях имеют пазы 12- 14 соответственно, а направляющая 2 - выступы 15 и 16. На конце выступа 15, удаленном от инерционных масс выполнен винтовой участок 17. Для предотвращения отскока масс 5-7 из крайнего правого положения в корпусе 1 размещены подпружиненные собачки 18 (пружины не показаны).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии инерционные массы 5-7 находятся в крайнем левом положении, причем положение масс 6 и 7 фиксируется с помощью выступов

15 и 16, для чего пазы 13 и 14 в них выполнены ступенчатыми и имеют сквозной и глухой участки, последние служат для фиксации масс 6 и 7.

В момент воздействия на объект внешней силы масса 5 начинает движение относительно корпуса 1. Массы 6 и 7 в это время движутся совместно с корпусом 1, На светодиоды 9 через трансформатор, образованный обмоткой

8 и направляющей 2, от генератора

10 подаются импульсы тока стабильной частоты. На фотопленке 11 фиксируются точки.

При достижении массой 5 конечного участка записи (крайнее правое положение) масса 5 взаимодействует пазом 12 с винтовь|м участком выступа 15 на направляющей 2, вызывая поворот направляющей 2 вокруг своей оси на некоторый угол, например 510О. Обратный отскок массы 5 предотвращается подпружиненными собачками 18. В силу того, что осуществился поворот направляющей 2 на некоторый угол, выступ 15 оказался против сквозного участка паза 13, выполненного в массе 6.

В результате этого масса 6 получает возможность свободного перемещения относительнр корпуса 1 под действием сил инерции. Поскольку на све9931

5 тодиод 9 массы 6 поступают электрические импульсы стабильной частоты от генератора 10, на пленке ll фиксируются точки.

Далее процесс работы устройства повторяется. Для того, чтобы точки, фиксирующие движение масс 5-7, не накладывались друг на друга, траектории светодиодов 9 смещены относительно друг друга.

Измеряя (после проявления пленки) расстояние между соседними точками и зная частоты импульсов, можно определить движения масс 5-7 и их ускорения. 15

Импульс ускорения объекта будет состоять из трех участков, следующих друг за другом: первый участок получается .при расшифровке результатов регистрации движения массы 5, второй 20 участок - массы 6, третий - массы 7.

Регистрация движения масс 5-7 может осуществляться и другими методами например с помощью электроконтактов и осциллографа. Общим временем ре- 25 гистрации ускорения объекта является сумма времен поочередных движений масс 5-7. В силу того, что предлагаемое устройство обеспечивает поочередное движение нескольких инер- 50 ионных масс, время регистрации t будет равно, например для линейного закона нарастания ускорения (1 )., (4) З5 и

t<- =и.где n — число инерционных масс.

Видно, что при прочих равных усло"

:виях время регистрации ускорений предлагаемым устройством в и раз больше, чем в противопоставленном.

Увеличение диапазона измерении ускорений предлагаемым устройством объясняется следующим образом.

Так как любая инерционная масса обеспечивает измерение ускорений в диапазоне О...А„(см. 3), то несколько (n) инерционных масс в силу

45 независимости их движений обеспечат измерение ускорений в диапазоне.

О...n ° А „

Поставленная цель достигается практически без увеличения габаритов (длины ) устройства по сравнению c про» тивопоставленным, так как размеры (длина) дополнительных инерционных масс незначительны по отношению к гаД баритам устройства (1...2 .10 м).

Формула изобретения

Устройство для измерения ускорения, содержащее корпус с укрепленным на нем носителем с токопроводящей направляющей, на которой расположена инерционная масса с установленным на ней импульсным источником света, генератор импульсов, выход которого соединен с направляющей, и тороидальный трансформатор, обмотка которого размещена на инерционной массе и подключена к импульсному источнику света, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения времени регистрации и диапазона измеряемых ускорений, в него введены по крайней мере . одна дополнительная инерционнаЬ масса и элемент фиксации масс, а направляющая установлена с возможностью вращения.

2. Устройство по n.l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что элемент фиксации выполнен в виде продольных выступов на направляющей и взаимодейст-. вующих с ними пазов в посадочных отверстиях инерционных масс, при этом поверхность удаленного от инерционных масс конца одного из выступов выполнена винтовой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции N 2264464, кл. G 01 Р 15/08, 1976.

2, Авторское свидетельство СССР N 626421, кл. G 01 Р 15/08, 1975 (прототип).

993129

Составитель Н. Иараховская

Редактор А. Фролова ТехредЖ.Кастелевич Корректор В.Прохненко

Заказ 446/59 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r,. Ужгород, ул. Проектная, 4