Устройство для градуировки измерителей параметров движения Советский патент 1989 года по МПК G01P21/00 

Ц|

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при метрологическом обеспечении линейных и угловых акселерометров, тахометров, виброметров, велосиметров, средств измерения неравномерности вращения и других средств измерения параметров движения.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона градуировки.

На чертеже схематически представлено устройство для градуировки измерителей параметров движения.

Устройство содержит средство воспроизведения параметров движения в виде привода (не показан) с вертикальной осью вращения с закрепленной по его валу платформой 1, на которой расположен горизонтально диск (или пластинка) 2 с возможностью взаимодействия его рабочей поверхности с узлом съема сигнала в виде платформы 3 с двумя степенями свободы, градуируемый измеритель 4, звукосъемное устройство 5 (например, с использованием корундовой иглы), регистрирующее устройство 6 (например, графопостроитель). Рабочая поверхность диска выполнена спиралевидной.

Устройство работает следующим образом.

Сначала методами, принятыми в технике звукозаписи, изготавливают матрицу с заданным профилем. Профиль образует две спиралевидные канавки. Одна из них (основная) предназначена для задания платформе с двумя степенями движения по заданному закону.

Вторая канавка служит для измерения угла поворота платформы с одной степенью свободы. Она выполнены обычным образом (например, в виде спирали Архимеда) и несет запись в виде электрических импульсов с постоянным периодом следования или кодов углового положения.

С помощью единой матрицы с заданным профилем эталонной поверхности формируют пластинки по числу потребителей рабочих средств измерений. Таким образом, все пластинки по своему профилю оказываются идентичными матрице, что приводит к единству измерения. Матрицу в свою оче- ,редь подвергают тщательному метрологическому исследованию.

Затем пластинка 2 поступает к потребителю и устанавливается на платформе 1 с вертикальной осью вращения. Платформа с двумя степенями свободы 3 выполнена в виде рычага.

Далее платформу 3 соединяют пластинкой 2, установленной на платформе 1 нежесткой связью, например, посредством корундовой иглы, как это сделано в механизме звукоснимателя.

При этом используют основную канавку пластинки 2.

На платформе 1 установлен градуируемый измеритель 4, сигнал которого поступает в регистрирующее устройство 6. В это же устройство поступает сигнал звукоснимателя, головка которого установлена на дополнительной дорожке. При вращении платформы 1 с постоянной скоростью «о платформа 3 поворачивается с малой скоростью со в горизонтальной плоскости. Оценим эту скорость.

Предположим, что расстояние между собой (длина рычага) обеих платформ равно L и радиус основной канавки г зависит от угла ф поворота платформы 1 следующим образом:

15

ф,

ZJT

;i)

0

5

0

5

0

где h - расстояние между спиралями.

Тогда при достаточной длине L упомянутого рычага платформы 3 игла движется практически по радиусу платформы 1. В этом случае, как следует из (1), максимальная линейная скорость V (в точке соединения

платформы) будет ,coo, соответственно

&jf

угловую скорость со поворота платформы 3 с достаточной точностью можно записать

следующим образом: .- соо. Пусть h

100 мкм, L 1 м, тогда V м/с, , рад/с. Таким образом, за счет выбора h, шс и L линейная и угловая скорости платформы 3 могут быть получены достаточно малыми.

Предположим, что радиус спиральной канавки зависит от угла поворота платформы 1 по квадратичному закону

г ,(2)

где К - коэффициент.

Тогда при вращении платформы 1 с постоянной скоростью сое имеем и угловое ускорение платформы 1 практически постоянно и согласно (2) равно

hco 2K

Т

5

0

5

(3)

Линейное ускорение платформы 3 ь точке ее соединения с платформой 2 записываем в виде

(4)

Варьируя К за счет изменения профиля матрицы, можно изменять воспроизводимое ускорение. Данное ускорение удобно определить через число оборотов п пластинки, совершаемых за время воспроизведения ускорения.

Из (2) следует

к- -Јл 2лп

где R - радиус пластинки.

Пусть ,5 об., ,l м, м, со0 33 об/мин. Тогда, согласно (3) и (4), можно оценить постоянные ускорения, которые

можно поддерживать в течение 1 с: в- 0,6 рад/с,,6 м/с2. В течение 10 с можно поддерживать в 10 раз меньшие ускорения, а в течение 0,3 с - в 3 раза большие. Предположим, что радиус канавки зависит от угла поворота платформы следующим образом:

Г-Го+Гт 8Шф,(5)

где го, гт - постоянные величины.

В данном случае воспроизводимые платформой 1 перемещения, скорости и ускорения (угловые и линейные) будут изменяться по гармоническому закону. Частотный диапазон в данном случае составляет доли и единицы Гц. Для расширения частотного диапазона можно использовать обычную звуковую запись гармонических сигналов разных частот (реально до 40 кГц). В этом случае платформа 3 совершает колебания в вертикальной плоскости в отличие от рассмотренных выше случаев, когда движение происходит в горизонтальной плоскости. В этом случае автоматически могут быть сняты частотные характеристики исследуемых приборов.

Профили матрицы, а следовательно пластинки выполнены таким образом, что при их вращении воспроизводятся параметры движения, соответствующие всем точкам статистических характеристик (в случае постоянных скоростей и ускорений) или - частотных характеристик (в случае гармонических перемещений, скоростей ускорений).

С помощью звукоснимателя 5 снимается информация об угле поворота, а следовательно, о воспроизводимых параметрах движения.

Данная информация снимается с дополнительной дорожки. Таким образом, звукосниматель 5 вместе с дополнительной дорожкой представляет собой многооборотный датчик угла поворота платформы 1. Этот угол может быть измерен и другими способами,

Преимуществом предлагаемого устрой- 20 ства является легкость автоматизации съема статистических и частотных характеристик. Для этого достаточно, чтобы профиль пластинки позволял воспроизводить все точки этих характеристик и обеспечивал затухание переходных процессов при переходах от точки к точке. Это существенно повышает. производительность работ по метрологическому обеспечению и снижает их стоимость.

25

JQФормула изобретения

Устройство для градуировки измерителей параметров движения, содержащее средство воспроизведения параметров движения в виде привода с вертикальной осью вращения зс с закрепленной на его валу платформой, отличающееся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона градуировки, средство воспроизведения снабжено задатчиком параметров движения, выполненным в виде диска со спиралевидным профилем рабочей

например с помощью многооборотного по- 40 поверхности с отметками угла поворота, а

10

83383

о

движение по оси абсцисс осуществляется по сигналам звукоснимателя 5, движение по оси ординат - по сигналам градуируемого прибора 4.

Точность устройства определяется точностью изготовления и аттестации матрицы. Аттестация матрицы осуществляется аналогично аттестации соответствующего эталона. При этом можно за счет изменения рисунка основной канавки учесть, что платформа 3 в месте ее соединения с пластинкой 2 движется не по радиусу пластинки 2, а также учесть переходные процессы при переходах от точки к точке характеристик, задать другие применяемые законы, например экспоненциальные. Кроме того, возрастает точность метрологического обеспечения в диапазоне малых и сверхмалых значений параметров движения, что позволяет расширить рабочий диапазон градуировки.

Преимуществом предлагаемого устрой- 20 ства является легкость автоматизации съема статистических и частотных характеристик. Для этого достаточно, чтобы профиль пластинки позволял воспроизводить все точки этих характеристик и обеспечивал затухание переходных процессов при переходах от точки к точке. Это существенно повышает. производительность работ по метрологическому обеспечению и снижает их стоимость.

15

25

Формула изобретения

Устройство для градуировки измерителей параметров движения, содержащее средство воспроизведения параметров движения в виде привода с вертикальной осью вращения с закрепленной на его валу платформой, отличающееся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона градуировки, средство воспроизведения снабжено задатчиком параметров движения, выполненным в виде диска со спиралевидным профилем рабочей

Изобретение относится к метрологии измерений параметров движения. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона градуировки. Пластинку 1 со спиралевидным профилем рабочей поверхности устанавливают на вращающейся платформе 2. Градуируемый преобразователь 4 с помощью рычага 3 (нежесткой связи) соединяется с рабочей поверхностью пластинки 1. При вращении пластинки 1 вокруг оси воспроизводится тестовой сигнал заданной формы, амплитуды и частоты. Тиражировать пластинки 1 можно с одной и той же матрицы. Соединение нежесткой связью градуируемого преобразователя 4 с поверхностью пластинки 1 можно осуществлять посредством обычной корундовой иглы. 1 ил.

тенциометра или путем использования звуковой дорожки основной канавки. Сигнал звукоснимателя 5 поступает на регистрирующее устройство 6, которое представляет собой графопостроитель. При построении статистических и частотных характеристик

также узла съема воспроизводимой величины, при этом диск установлен на платформе с возможностью взаимодействия его рабочей поверхности с узлом съема воспроизводимой величины, механически связанным с градуируемым измерителем.