Способ измерения поперечных ускорений объекта Советский патент 1987 года по МПК G01P15/08 

113

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам и устройствам измерения парйзитных поперечных колебаний объектов, например аппаратуры и приборов при их вибрационных испытаниях на электродинамических и других стендах.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения влияния изгибных деформаций объекта.

На чертеже приведено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит датчики 1 и 2 установленные в одноименных контроль ных точках объекта испытаний и предназначенные для измерения поперечного ускорения объекта в направлении X Электрические выходы датчиков 1 и 2 подключены к входам арифметического

устройства 3, выход которого присое

динен к регистрирующему прибору 4. Датчики 1 и 2 установлены на приспособлении 5, служащем для крепления на подвижной части возбудителя 6 ис- пытуемого изделия 7.

Способ реализуется следующим об- разомо

Изделие 7 под действием электродинамической силы Fg, кроме рабочих (продольных) колебаний в направлении Y, совершает дополнительно паразит- ные угловые колебания ((-Р) При этом приспособление 5, на котором установлены датчики 1 и 2 для измерения поперечных ускорений в направлении Х, испытывает изгибные деформации (недеформированное состояние приспособления 5 показано пунктирными линиями) «

При наличии угловых колебаний и деформа1Щй объекта испытаний ускорения контрольных точек 1 и 2 можно представить в В1еде

(p .

1, +а, , ,,,

; (1)

+3.1 +5 -1-а , (2)

де

п -п

Зе, J

а- - ускорение поступа- 50 тельного движения объекта испытаний в рабочем направлении У;

- касательные состав- 55 ляющие ускорений, вызванные угловыми колебаниями объекта испытаний;

5

о

5

™. П

1

и - U

Эг е

с J I

- Ч

а

к а..

К, «2

-нормальные составляющие ускорений при угловых колебаниях объекта испытаний;

-касательные составляющие ускорений, вызванные изгибны- ми деформациями приспособления 5;

-нормальные составляющие ускорений при изгибных деформациях приспособления 5j .

-ускорения Кориоли- са в контрольных точках 1 и 2.

При измерениях поперечных ускорений в направлениях X необходимо выражения (1) и (2) спроектировать на ось X. При этом влиянием а, Sn ,

п, П2 Х(

речь.

Действительно, пусть угловые колебания контрольной точки 1, вызванные изгибными деформациями приспособления 5, описываются уравнениями

Cfu cp 3inQt, Cf, cp,:)cos;it, срц

-ср„ 81пЭс,(3)

тогда

/a ijMgKc. (if )-. - - all-

а ц можно пренебмакс

ш

(

-.J-L

. м.

где С|)д и л) - амплитуда и частота

угловых колебаний точки 1 при изгибных деформациях приспособления 5;

Sp ш наибольшая дуга при угловых колебаниях точки 1, вызванньпс деформациями приспособления 5;

Г(, - расстояние от центра поворота (т. О,) до контрольной точки 1. Наибольшие изгибные деформации приспособлений наблюдаются на резонансных частотах. При испытаниях аппаратуры и приборов резонансные частоты приспособлений лежат выше 300 Гц. В этом случае S, , и поэтому величиной Sp. можно пренебречь. Обычно

ni поэтому с еще меньшей погрешностью можно пренебречь нормальной составляющей ускорения а .

Максимум ускорения Кориолиса в точке 1 при гармонических угловых колебаниях системы вокруг т. О (переносное движение) и угловых колебаниях точки 1 вокруг т. 0 (относительное движение) равен

20

r ,

,Ч

колебаний объекта испытаний; относительная скорость движения контрольной точки 1 при изгибных деформациях 25 приспособления 6; расстояние от контрольной точки 1 до центра поворота (т.О) при угловых 30 колебаниях объекта испытаний; наибольшая дуга при угловых колебаниях точки 1 объекта ис- 35 пытаний вокруг точки 0. , о указанным причинам имеем

5 t г „ поэтому величиной

можно пренебречь, так как

,и ч

макс

(4,

а, (а.

также

макс

Аналогично можно показать, что при измерении поперечных ускорений в контрольной точке 2 можно пренебречь составляющими ускорений а

а.

K2

При измерении поперечного ускорения в контрольных точках 1 и 2 в направлениях X необходимо вьфажения (1) и (2) спроектировать на направление X. Тогда, пренебрегая а

;

- (Л

an,

к,

а.

получают

П(

- ас,

cosof, - а cos,;

- ас.

I

cos /Jj

Величины а i

4 COS /i,

и а-;

COS

противофазны. Они не характеризуют поперечное движение испытуемого изделия 7 в целом и поэтому должны быть исключены как систематические погрешности измерения.

Таким образом, выделяя синфазные

составляющие ускорений а

и а

1

можно по их величине определить поперечное поступательное движение узлов крепления испытуемого изделия 7 как единого целого.

В устройстве, реализующем предла- гаемый способ, для измерения ускорений в контрольных точках устанавливают датчики 1 и 2 ускорений, рабочие оси которых ориентируют параллельно направлению X.

Если положительные направления рабочих осей датчиков ориентированы в одну сторону, для вьщеления синфазных составляющих выходы датчиков подключают к арифметическому устройству 3 для суммирования и деления на два сигналов, пропорциональных ускорениям

п, и

па

В этом случае, как следует

из вьфажений (7) и (8)

ас, COS oi.,+aci coso -a

§li 2Ei- iI§2b.Slb . (9)

г., r

Ui

и г„. г

г

то

/

.

(10) (11)

40 Из (9) и (10) следует, что систематическая погрешность от изгибных деформаций

45

.. о

(13

Если Гц , ,

то и в этом случае

указанная систематическая погрешность (12) значительно меньше, чем исходные 50 погрешности (противофазные составляющие) в каждом из сигналов датчиков 1 и 2.

Если положительные направления рабочих осей датчиков ориентированы в противоположные стороны, (чертеж)

для вьщеления синфазных составляющих выходы датчиков подключают к арифметическому устройству для вычитания

55

и деления на два сигнала, пропорциональных ускорениям Зр и а„ .

Пусть положительное направление рабочей оси датчика 2 совпадает с положительным направлением Х Тогда

пг - с,

cosoi.2.+

a cos/3,,,

(13)

мое изделие прикрепляется к возбудителю, уменьшаются в 3-5 раз. Формула изобретения g Способ измерения поперечных ускорений объекта, заключающийся в том, что измеряют ускорение в нескольких точках объекта в направлении, перпендикулярном его продольному движе- - 10 ВИЮ, и по результатам измерений определяют ускорение поперечного движения объекта, отличающий- с я тем, что, с повышение точности измерения путем исключения вли- 15 яния изгибных деформаций объекта,

измеряют одновременно мгновенные значения поперечного ускорения вдоль одной оси датчиками в двух точках, расположенных по разные стороны от пропорциональный синфазным составляю- JQ линии, проходящей через центр масс

объекта и параллельной его продольному движению, при этом положргтельПоложительное направление рабочей оси датчика 1 прояривоположно положительному направлению оси X, Тогда

Э./

м

cosot, + а. cos pj,

Вычитая и деля на два с помощью арифметического устройства 3 сигналы пропорциональные (12) и (13), получают при г

U|

IS V

ц, Гп г.п сигнал,

щим ускорений а и а ,

Арифметическое устройство 3 может быть выполнено, .например, на операг ционном усилителе,

Опытная проверка предлагаемого способа подтвердила его высокую эффективность. Погрешности измерения поперечных ускорений испытуемых изделий в области существенных деформаций приспособлений, которыми испытуеРедактор И,Горная

Составитель В.Пименов

Техред А. Кравчук Корректор М.Демчик

Заказ 5116/43 Тираж 775 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

ные направления рабочих осей датчиков ориентируют в противоположном направлении, а затем арифметическим вычитанием и делением на два сигналов датчиков из мгновенных значений измеренных ускорений выделяют синфазные составляю1цие, по величине которь1х судят о поперечном ускорении движения объекта.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения- повышение точности измерения. Для измерения ускорений в контрольных точках устанавливают датчики 1 и 2 ускорений, рабочие оси которых ориентируют параллельно направлению X. Если положительные направления рабочих осей датчиков 1 и 2 ускорений ориентированы в противоположные стороны, то для вьщеления синфазных составляющих выходы датчиков 1 и 2 ускорений подключают к арифметическому устройству 3 для вычитания и деления на два сигналов, пропорциональных ускорениям. 1 ил. 00 N( 00