Устройство для градуировки акселерометров Советский патент 1990 года по МПК G01P21/00 

и приобретает соответствующую скорость. Далее выступом-ударником 20 якорь-боек 5 через отверстие 21 в дне стакана взаимодействует с: шаром- ударником 19. Шар-ударник 19, получив ударный импульс, перемещается в стакане и наносит удар по торцу основного стержня 8 механического волновода. В основном стержне 8 возбуждает- ,п ся продольная волна сжатия, которая распростараняется вдоль него и при отражении от свободного торца дополнительного стержня 11, преобразуясь в волну растяжения, вызывает в нача- г ле отскок дополнительного стержня 11, а затем отскок балластного стержня 1 7, Поскольку сумма длин дополнительного

1 1 и балластного 17 стрржней равна половине длины волны напряжения, возбуждаемой в основном стержне 8, то отлетающим стержням 11 и 17 передается все количество движения, сообщенное системе, поэтому основной стержень 8 становится свободным от напряжений и остается в покое. При отлете дополнительного стержня 11 акселерометр 13 вырабатывает сигнал, который подается на измеритель 24 скорости отлета и измеритель 25 площади импульса. Дополнительный стержень 11 при отскоке получает скорость v

ОТ Л

и проходит мерную базу 1$, в конце которой выступом-бойком 12 взаимодействуете неподвижной преградой 6. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является упрощение конструкции и расширение диапазона воспроизводимых ударных нагрузок при сохранении точности градуировки акселерометров. При подаче импульса тока на катушку 2 ударного возбудителя его якорь-боек 5 втягивается в полость катушки и приобретает соответствующую скорость. Далее выступом-ударником 20 якорь-боек 5 через отверстие 21 в дне стакана взаимодействует с шаром-ударником 19. Шар-ударник 19, получив ударный импульс, перемещается в стакане и наносит удар по торцу основного стержня 8 механического волновода. В основном стержне 8 возбуждается продольная волна сжатия, которая распространяется вдоль него и при отражении от свободного торца дополнительного стержня 11, преобразуясь в волну растяжения, вызывает в начале отскок дополнительного стержня 11, а затем отскок балластного стержня 17. Поскольку сумма длин дополнительного 11 и балластного 17 стержня ей равна половине длины волны напряжения, возбуждаемой в основном стержне 8, то отлетающим стержням 11 и 17 передается все количество движения, сообщенное системе

поэтому основной стержень 8 становится свободным от напряжений и остается в покое. При отлете дополнительного стержня 11 акселерометр 13 вырабатывает сигнал, который подается на измеритель 24 скорости отлета и измеритель 25 площади импульса. Дополнительный стержень 11 при отскоке получает скорость V_отл и

Изобретение относится к измерительной технике и может бьггь использовано для определения коэффициента чувствительности акселерометров в ударном режиме.

Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение диапазона воспроизводимых ударных нагрузок при сох- ранении точности градуировки акселе- рометров.

На фиг. 1 и 2 схематически изображено устройство для градуировки акселерометров,

Устройство для градуировки акселерометров (фиг. 1) содержит корпус 1, в нижней части которого размещен ударный возбудитель электромагнитного типа, имеющий катушку 2, два полюса 3 и 4 и якорь-боек 5.

В верхней части корпуса 1 закреплена неподвижная преграда б, а в направляющих 7 корпуса 1 установлен в вертикальном положении основной стер- женъ 8 механического волновода При этом основной стержень не закреплен в направляющих 7, а только удерживается „от падения имеющимся у него буртом 9. Кроме того, основной стержень 8 имеет на конце продольное отверстие 10 (фиг. 2).

Имеется также дополнительный стержень 11, на свободном торце которого выполнен выступ-боек 12 и закреплен градуируемый акселерометр 13. В дополнительном стержне 8 имеется полость 14, в которую помещен сэосно выступу-бойку 12 подпружиненный боек 15, снабженный хвостовиком 16. На хвостовик 15 насажен с возможностью осевого перемещения балластный стержень 17 и выполненный таким образом составной дополнительный стержень имеет длину, равную половине длины волны напряжения, возбуждаемой в основном стержне 8 механического волновода. Кроме того, балластный стержень 17 имеет хвостовик 18, который размещен в продольном отверстии 10 основного стержня 8.

Таким образом, механический волновод имеет составную конструкцию, элементы которого - основной стержень 8 и дополнительный стержень 11 с балластным стержнем 17 - торцами находятся в акустическом контакте.

При этом механический волновод установлен в корпусе 1 так, что за счет бурта 9 основного стержня 8 между выступом-бойком 12 и неподвижной преградой образована мерная база 1.

Кроме того, имеется шар-ударник 19, массой меньше массы якоря-бойка а последний имеет выступ-ударник 20. При этом один из полюсов 4 ударного возбудителя, расположенный со стороны механического волновода, выполнен в виде стакана, дно которого обращено в сторону якоря-бойка 5 и имеет сквозное отверстие 21 для выступа- ударника 20 якоря-бойка 5.

Полюс стакан 4 размещен с возможностью осевого перемещения в сторону механического волновода, подпружинен пружиной 22 в противоположную сторо5J

ну и имеет массу не менее массы якор бойка 5. Шар-ударник 19 расположен в стакане 4 с возможностью осевого перемещения и имеет диаметр больше диаметра отверстия 21 в дне стака- , на 4.

Имеющийся в конструкции устройств блок 23 регистрации включает измеритель 24 скорости отлета дополнит,ель- него стержня 11, измеритель 25 площади импульса и решающее устройство 26, при этом выход градуируемого акселерометра, 13 связан с входом измерителя 24 скорости отлета и с входом измерителя 25 площади импульса, а выход измерителя 24 и измерителя 25 - с входами решающего устройства 26.

Устройство работает следующим образом.

При подаче импульса тока на катушку 2 ударного возбудителя его якорь- боек 5 втягивается в полость катушки 2 и приобретает соответствующую скорость. Далее выступом-ударником 20 якорь-боек 4 через отверстие 21 в дне стакана 4 взаимодействует с шаром-ударником 19. Последний, получив ударный импульс, перемещается в стакане 4 и наносит удар по торцу ос- новного стержня 8 механического волновода .

При этом, так как якорь-боек 5 имеет массу, которая больше массы шара-ударника 19, то якорь-боек 5, имея остаточную скорость, взаимодей- ствует с полюсом-стаканом 4, а так как масса полюса-стакана 4 равна массе якоря-бойка 5, то якорь-боек 5 после взаимодействия останавливается И свободно падает в исходное положение. Полюс-стакан 4 же приобретает соответствующую скорость, которая после перемещения гасится пружиной 22 и дополнительно гасится за счет взаимодействия с шаром-ударником после его отскока от волновода, затем полюс 4 возвращается в исходное положение.

После удара шаром-ударником 19 по основному стержню 3 в нем возбуждается продольная волна сжатия, которая распространяется вдоль него и при отражении от свободного торца дополнительного стержня 11, преобразуясь в волну растяжения, вызывает вначале отскок дополнительного стерж ,ня 11, а затем отскок балластного стержня 17. Поскольку длина составно

26

го дополнительного стержня равна половине длины волны напряжения, возбуждаемой в основном стержне 8, то отлетающим стержням 11 и 17 передается все количество движения, сообщенное системе, поэтому основной стержень 8 становится свободным от напряжений и остается в покое. Дополнительный стержень 11 при

отскоке получает скорость vc

и про05

0

5 п

0

5

0

ходит мерную базу 15, в конце которой выступом-бойком 12 взаимодействует с неподвижной преградой 6. При этом дополнительный стержень 11 останавливается за счет перемещения в полости 14 и взаимодействия с допол-, нительным стержнем 11 бойка 15, а затем за счет хвостовиков 16 и 18 дополнительный стержень 11 и балластный стержень 17 устанавливаются в исходном положении на торце основного стер ж- ня 8.

Определение коэффициента чувствительности акселерометров осуществляется следующим образом.

При отлете дополнительного стержня 11 акселерометр 13 вырабатывает сигнал , который подается на измеритель 24 скорости и измеритель 25 плошади.

Скорость отлета дополнительного стержня 11 „в момент отрыва равна

vor« J° a(t)-dt, где a(t) - ускорение при отскоке;

0 - длительность действия ускорения .

Площадь под сигналом с акселерометра

S Jeu(t)-dt,

о

где U(t) - сигнал с акселерометра.

Коэффициент чувствительности акселерометра определяется как

U(t)

a(tr Таким образом

S

v,..

К

Ка

Так как скорость УОТЛ будет равна

U

пр

мерная база;

время пролета,

то

с

ка -fs

Время пролета определяется йо промежутку времени от сигнала, выработанного акселерометром 13 при отскоке дополнительного стержня 1.1, и от сигнала с акселерометра 13 при взаимодействии с неподвижной преградой 6.

В устройстве реализуется значение S пр и, поскольку значение 1 является фиксированным и известным, тем самым определяется и искомое значение

к«- .

Формула изобретения

Устройство для градуировки акселе- рометров, содержащее ударный возбудитель, механический волновод, включающий в себя основной стержень с продольным отверстием на его конце и дополнительный стержень, на -свобод- ном конце которого выполнен выступ- боек и узел закрепления градуируемо- I го акселерометра, в дополнитель- стержне выполнена полость, в которую помещен соосно первому подпру- жиненнын второй боек, снабженный хвостовиком, и неподвижную преграду, расположенную на расстоянии мерной базы от выступа-бойка, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения диапазона воспроизводимых ударных нагрузок, в него введен шар-ударник и балластный стержень, которьй насажен на хвостовик дополнительного стержня с возможностью осевого перемещения, причем сумма длин дополнительного и балластного стержней равна половине длины волны напряжения, возбуждаемой в основном стержне механического волновода, при этом балластный стержень снабжен хвостовиком, размещенным в продольном отверстии основного стержня, а основной стержень механического волновода свободно подвешен в вертикальном положении с помощью выполненного у него бурта, ударный возбудитель выполнен в виде катушки с двумя полюсами и якоря-бойка с выступом-ударником, масса которого больше массы шара-ударника, при этом один из полюсов, расположенный со стороны механического волновода с возможностью осевого перемещения в его сторону, подпружинен в противоположную сторону, выполнен в виде стакана, масса которого не меньше массы якоря-бойка, а дно его обращено в сторону якоря-бойка и снабжено сквозным отверстием для выступа- ударника якоря-бойка, при этом шар- ударник, расположенный в стакане с возможностью осевого перемещения, имеет диаметр больше диаметра отверстия в дне стакана.

К блоку

егистрации. /3

Ю