Устройство для определения чувствительности акселерометра к деформации объекта измерения Советский патент 1985 года по МПК G01P21/00 

Изобретение .относится к измерительной технике и может быть использовано для испытания акселерометров на чувствительность к деформации объекта измерения,

Известны устройства для определения деформационной чувствительност акселерометра, содержащие балку, которая имитирует объект измерения, Балка приводится в колебательное движение при помощи электродинамического возбудителя. На балке, вблизи места заделки, укреплен испытуемый акселерометр. Предполагается, что в месте крепления акселерометра деформации балки максимальны, а ускорения - минимальны.

Несмотря на простоту и доступность, данных устройств им присущи большие погрешности в определении деформационной чувствит ельностй акселерометра. Это вызвано тем, что узел деформации акселерометра подвержен влиянию ускорения балки,, .что не позволяет выявить деформационную чувствительность в чистом виде.

Наиболее близким по технической сущности является устройство,содержащее имитатор объекта измерения с установленными на нем испытуемым и образцовым акселерометрами и возбдитель механических колебаний.

Исследуемый акселерометр закреплен р Узле колебаний балки,, где деформации максимальны, а ускорения минимальны. Величина деформаци11 для этого участка балки измеряется с помощью тензометра или вычисляется по известному ускорению пучности колебаний.

Несмотря на высокие метрологические характеристики известной установки, она имеет узкий диапазон рабочих частот, около. 500 Гц кроме того, в узле создания деформаций присутствуют ускорения, что приводи ;К погрешности измерения коэффициент деформационной .чувствительности по- .рядка 10-15%.

Отмеченные недостатки не позволяют использовать известную установ . ку для определения коэффициента деформационной чувствительности ударных акселерометров,

Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента деформационной чувствительности акселерометра в режиме измерения ударных ускорений.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем имитатор объекта с установленными на нем испытуемым и образцовым акселерометрами и возбудитель механических колебаний, имитатор выполнен в виде полого стержня, в рассечк которого установлен возбудитель механических колебаний, при этом торцы стержня соединены стягивающим элементом, при этом длина стержня удовлетворяет отношению

5D L 2,5С„Т , где D - диаметр стержня,см;

Сд - скорость распространения

волны деформации в стержне;

Тр - период колебаний закрепленного акселерометра, с,

В отличие от известной установки, работающей на принципе изгибных колебаний балки, в предлагаемом устройстве использованы волновые явления в стержне. Возбудитель упругой деформации посылает в стержень импульсную волну растяжения-сжатия, которая модулирует ударный процесс и используется для определения деформационной чувствительности аксе- .лерометра.

Жесткое крепление торцов стержня позволяет получить в. нем волну у;пругой деформации с помощью магнитоили пьезострикционного возбудителя,

Вьшолнение стержня в виде полого цилиндра обеспечивает в нем относит тельно высокий уровень деформации при ограннченйой мощности возбудителя колебаний.

Длина L стержня выбрана, исходя из следующих соображений.

Максимальная длина стержня ограничивается длиной волны возбудителя деформации. Из теории вибраторов известно, что однородное поле продольной деформации можно получить при условии, что длина стержня не превьшает 1/2Л, где Л - длина вол-, ны деформации, С другой стороны Д СдТ, где С0 - скорость распространения деформации в стержне, ; Т - период колебаний возбудителя деформации. При определении деформационной чувствительности на верхне (рабоЧ й) частоте ..зкселер.ометоз принимаемой обычно fо f где fo собственная частота закрепленного 31 акселерометра,. получим, что .максимал ная длина стержня не должна превышат 2,5СрТо, где Те, - период собственных колебаний закрепленного акселерогметра. Минимальная длина стержня ограничивается его диаметром. Для того, чтобы поперечные деформации (а еле-, довательно, и поперечные ускорения) стержня были минимальны, длина волны деформации Л должна значительно превышать диаметр D стержня. Практически ЭТО условие реализуется при отношении Л /D / 19. Отсюда следует что минимальная длина стержня должна быть L / 5D. На чертеже дана схема предлагаемого устройства. Устройство содержит полый стержен 1на торцах стержня установлены диск 2и 3, которые стянуты болтом 4, в поперечном сечении стержня установлен возбудитель 5 упругой деформации на поверхности с-тержня закреплены образцовый акселерометр 6, исследуемый акселерометр 7, тензометры 8 и 9 Возбудитель 5 имеет клеммы 10 для . подключения генератора импульсных напряжений или тока. Длина стержня равна L. 1 Устройство работает следующим образом. Устанавливают на поверхность стержня 1 образцовый акселерометр 6 с малой деформационной чувствительностью. Подключают клеммы 10 к генератору (не показаны) импульсных напряжений или тока, включают возбуди- i тель упругой деформации и контролируют по акселерометру 6 отсутствие в стержне 1 поперечных ускорений. Затем устанавливают на стержень 1 ис- следуекалй акселерометр 7 и подают на возбудитель 5 импульс тока или напряжения, модулирующий процесс ударной деформации. Коэффициент деформационной чувствительности определяют путем деления-выходного сигнала акселерометра 7 на величину деформации, измеренную тензометром В. Тензометр 9 контролирует когерент ность (однородность) поля деформации по длине стержня 1. Вьюокая точность измерения коэффициента деформационной чувствительности акселерометра достигается за счет создания в стержне чистой деформации растяжения-сжатия и исключения ускорений в точке крепления акселерометра .

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСта .АКСЕЛЕРОМЕТРА К ДЕФОРМА11ИИ ОБЪЕКТА ИЗМЕРЕНИЯ, содержащее имитатор объекта с установленными на нем испытуемым и образцовым акселерометрами и возбудитель механических колебаний, отличающееся тем, что, с целью.пoвь иения точности определения коэффициента д-еформационной чувствительности в ударном режиме, имитатор выполнен в виде .полого стержня, в рассечке которого установлен возбудитель механических колебаний, торцы стержня соединены стягивающим элементом, при этом длина стержня удовлетворяет сооуношению 5D i L 2,5СоТв , где D - наружный диаметр стержня см; Сд - скорость распространения волны деформации в стержне, см/с; Т - период собственных колебаний закрепленного акселерометра,