Устройство для градуировки акселерометров Советский патент 1985 года по МПК G01P21/00 

ва yctapoScmto

л«/ finaapaMremat

11

.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при градуировке акселерометров .

Под градуировкой акселерометров понимается определение коэффициента пргобразования по напряжению, т„е. отношение величины электрического сигнала к величине ускорения, вызывающего этот сигнал.

Известно устройство, содержащее молот, соударяющийся с рабочим телом на свободном торце которого закреплен градуированный акселерометр. Измерительная часть содержит фотооптическое устройство для контроля скорости соударения молота с рабочим телом, калиброванный по амплитуде генератор, запоминающий осциллограф и инструментальный микроскоп. Ударный торец рабочего тела покрывается

тонким слоем мастики и после соударения с помощью инструментального микроскопа измеряется диаметр отпечатка, .оставленного сферическим торцом молота. По диаметру отпечатка теоретический определяется пиковое значение создаваемого ускорения и к

нему относят амплитуду электрического сигнала с акселерометра, измеренную на запоминающем осциллографе путем сравнения с калиброванной Щ Указанное устройство имеет ограниченное применение ввиду большой сложности и малой технологичности. В частности, трудности, связанные с воспроизводимостью слоя мастики,

точным измерением диаметра отпечатка, делают данное устройство малопригодным в условиях массовой градуировки, особенно, если нужно поддерживать достаточную точность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для градуировки акселерометров, содержащее блок регистрации, составной механический волновод, включающий в себя основной стержень иакустически связанный с ним дополнительный стержень, имеющий на свободном торце посадочное место для градуируемого акселерометра 2.

В известном устройстве достаточная точность может быть обеспечена только в случае, если образцовый и градуируемый акселерометры имеют одинаковые массогерметрические характеристики (в идеальном случае 73992

однотипны),, а также одинаковые характеристики крепления (усилия затяга, характеристики приклейки и т.д.). Поэтому устройство не может

5 обеспечивать достоверную градуировку для вновь создаваемых акселерометров, не имекндих аналогов по массогеометрическим характеристикам. Кроме того, ограниченная площадь тор

O ца (в реальных устройствах г 2535 мм) накладывает ограничения на размеры акселерометров, так как различного рода краевые эффекты вызывают недостоверность градуировки

5 поэтому оба акселерометра должны располагаться .на торце симметрично, на определенном удалении от краев. Эти недостатки огранш1ивают область применения устройства.

0 Цель изобретения - расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для градуировки акселерометров, содержащее блок регистрации, составной механический волновод, включающий в себя основной стержень и акустически свят занный с ним дополнительный стержень, имеющий на свободном торце посадочное место для градуируемого акселерометра, в блок регистрации введен измеритель скорости отлета дополнительного стержня, измеритель площади импульса и решающее устрой5 ство один вход которого связан с выходом измерителя скорости отлета дополнительного стержня, а другой вход - с выходом измерителя площади, выходного импульса градуируемоо го акселерометра.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема измерителя скорости, вариант.

Устройство содержит составной 5 механический волновод, включающий в себя основной 1 и дополнительный 2 стержни. На свободном торце дополнительного стержня размещено посадочное место для градуируемого 0 акселерометра 3, а по свободному. торцу основного стержня наносится удар бойком 4. Блок регистрации включает в себя измеритель 5 скорости отлета 5 дополнительного 5 стержня, измеритель площади иьптульса 6 и решающее устройство 7.

Измеритель площади имтгульса 6 может быть выполнен одним из из3вестных способов, например, в виде цифрового интегратора с памятью. Запуск интегратора может быть произ веден, например, от пьезоэлемента, размещенного на основном стержне формирователя и распределителя (цеп синхронизации не показана). Измеритель 5 (фиг. 2) содержит два источника света 8, фотоприемники 9 и 10, фop шpoвaтeли импульсов 11 и 12, измеритель временных интер валов 13.,В исходном состоянии допо нительный стержень перекрывает доступ света к фотоприемникам 9 и 10, при отлёте они поочередно засвечиваются и формирователи 11 и 12 вырабатьшают импульсы запуска и остановки измерителя 13, обеспечивая измерение времени пролета TQ. фиксированного расстояния fg между фотоприемниками. Решающее устройство 7 может быть выполнено в виде делителя или перемножителя цифровых кодов,в зависимости от исполнения измерителя скорости 5. Его запуск производится от той же цепи синхронизации, что измерителя площади 6 с задержкой та чтобы значения 5 и V бьши уже определены (полагается, что тактовые генераторы входят в состав соответ| ствующих устройств 6 и 7). Принцип градуировки с помощью ,предлагаемого устройства основан на следукщем. Составной механический волновод обеспечивает воспроизведение одиноч ной положительной полуволны ускорения. Временной закон изменения ускоре ния a(i;) вьфажается как QUl-a,-i.(i, где а - пиковое значение ускорения ilt) - безразмерная функция, описьгаающая форму кривой. . Скорость отлета VQ , набранная дополнительным стержнем по окончанию воздействия ускорения, т.е. в момент- отрыва, будет равна lo jaW 3i-anJHt)Jt, где 0 - длительность воздействия ускорения. 9Л Электрический сигнал с градуируемого акселерометра представляет собой импульс напряжения: u(t,u«.|U), где Un - амплитуда импульса; та же функция,что и в уравнении (1), так как сигнал с акселерометра повторяет закон изменения ускорения. Площадь импульса напряжения 5 вьфазится как г с 5-JuWdt UnJ5ttUi. () о о Деля (4) на (2) имеем t -1- V, где Kq - искомый Коэффициент преоб- разования по напряжению градуируемого акселерометра, т.е. результат градуировки. При аппаратурном интегрировании с помощью измерителя 6 нет необходимости зйать величину С верхнего предела интегрирования для вычисления площади, а достаточно задать время интегрирования больше, чем о , которое может быть предварительно измерено для данных условий соударения и не зависит от скорости соударения. Цифровые значения 6 и VQ подаются на входы решающего устройства 7, которое реализует операцию 5 . Если скорость измеряется с помощью измерителя временных интервалов , то .В зтом случае и решающее устройство 7 реализует операцию (6), где f - постоянная величина. С выхода решающего устройства 7 информация может подаваться на любое устройство отображения, сопрягающееся с цифровой техникой (устройства сопряжения и отображения не показаны) . Таким образом, производится градуировка акселерометра.

511 Предлагаемое устройство позволяет градуировать все акселерометры без наличия образцовых типов. При этом акселерометр может быть расположен прямо в центре торца, что исключает влияние краевых эффектов. Предлагаемое устройство характеризуется простотой конструкции и обслуживания, возможностью автоматизации процесса. Отсутствие образцового акселерометра дает практически всем предприятиям возможность собственной градуировки, что сзгщественно в области высоких ускорений, так как номенклату-, ра и количество образцовых акселерометров в этой области в нашей

стране очень ограничено.

За-базовый объект принимается установка для градуировки акселеромет- ров 12 МУЭ-20000/001, производимая на Майском заводе электровакуумногомашиностроения.

7399

Стоимость предлагаемого объекта значительно ниже, чем у базового. В предлагаемом объекте в отличие от базового нет влияния точного выдерживания начальных условий, так как . величина воспроизводимого ударного ускорения не влияет на результат (в базовом объекте сравнивается величина задаваемого ускорения и амплитуда сигнала с акселерометра).

Предлагаемый объект Значительно проще в эксНлуатации и не содержит узлов с повьпоенными требованиями к технике безопасности, а базовый объект, являясь электродинамической установкой, содержит блок высоковольтных конденсаторов.

Предлагаемый объект может быть изготовлен силами практически любого предприятия, занимакщегося ударными испытаниями, так как отличается простой конструкцией.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ, содержащее блок регистрации, составной механический волновод, включающий в себя основной стержень и акустически связанный с ним дополнительный стержень, имеющий на свободном торце посадочное место для градуируемого акселерометра, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в блок регистрации введен измеритель скорости отлета дополнительного стержня, измеритель площади импульса и решающее устройство, один вход которого связан с выходом измерителя скорости отлета дополнительного стержня, а другой вход - с выходом измерителя площади выходного импульса градуируемого ;акселерометра. со со ;о со

/ 2

10

Ш

1: 1

fZ

1

g o/JtfCK Остано8