Способ определения динамической характеристики акселерометра с жидкостным демпфированием Советский патент 1990 года по МПК G01P21/00 

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано при аттестации акселерометров с жидкостным демпфированием.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона при определении частотных характеристик акселерометров .

15

На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики акселерометра для раз- личных температур окружающей среды; на фиг.З - температурная зависимость вязкости демпфирующей жидкости.

Устройство, реализующее способ, содержит испытуемый акселерометр 1, закрепленный на вибростенде 2, а также контрольный акселерометр 3.Вибростенд 2 с акселерометрами помещен в термокамере 4. Выходы контрольного 3 и испытуемого 1 акселерометров сое- ,динены соответственно с цифровыми вольтметрами 5 и 6. Выходы вольтметров присоединены к вычислительной машине 7.

Перед градуировкой определяют соб- ственную частоту колебаний чувствительного элемента незадемпфированного испытуемого акселерометра. Для этого (акселерометр перед заливкой жидкостью устанавливают на вибростенд, изменя- ют частоту колебаний вибростенда и фиксируют собственную частоту колебаний чувствительного элемента по дотижению максимального сигнала с акселерометра. Предварительно измеря- ют также зависимость вязкости демпфирующей жидкости от температуры с пмощью вискозиметра (фиг.З).

После заливки акселерометра 1 демпфирующей жидкостью устанавливают его на вибростенд 2. В термокамере устанавливают температуру Т, (фиг.2) Задают вибростендом 2 фиксированную частоту колебаний Ы; и измеряют вольметром 6 выходной сигнал с испытуемо го акселерометра 1. Устанавливают в термокамере 4 температуру Т и на фиксированной частоте Ы; вновь измеряют выходной сигнал с испытуемого акселерометра I. Используя результа- ты измерений контрольного акселеромера 3, определяют коэффициент передачи испытуемого акселерометра на частте при температурах Т и Т2,

Для акселерометра представляющег динамическое колебательное звено, вычисляют коэффициент передачи для критического затухания, при котором коэффициент демпфирования 1. Вычисления осуществляют по выражению

1

(I -

2 + 4 Ц 01

4

где A((J;,)

коэффициент передачи акселерометра на частоте СО; для критического затухания; G0d - собственная частота колебаний чувствительного элемента. Используя результаты измерений на температурах Т и Т и рассчитанное значение A(CJi, Т™), интерполяцией находят значение критической температуры, при которой коэффициент демпфирования f 1.

т . (Тв т ) A(WuT iaiAtouT U + р аг V А(со;,т2 )-А(,Т, ) +

+ т

гДе Т

кр

- критическая температура акселерометра;

A(W;,T);

A(U; Т2)-коэффициенты передачи акселерометра на частоте GJ при температурах Т и Т2 соответственно.

По найденному значению ТКрИ функции температурной зависимости вязкости демпфирующей жидкости определяют значение вязкости, соответствующей критической температуре Ј () Амплитудно-частотную характеристику для любой выбранной температуры вычисляют по выражению

чи акселерометра при выбранной температуре Tj;

- вязкость демпфирующей жидкости при температуре Т., определяемая по функции температурной зависимости, вязкости.

Использование предлагаемого способа позволяет при ограниченных возможностях вибростенда в воспроизведении диапазона частоты колебаний определять динамические параметры акселерометра в широком частотном диапазоне для различных температур окружающей среды.

Формула изобретени я

1, Способ определения динамичес- кой характеристики акселерометра с жидкостным демпфированием, включаю- щий подачу на акселерометр гармонического испытательного воздействия, преобразование входного воздействия в выходной электрический сигнал, измерение выходного сигнала акселеро- метра и вычисление амплитудно-частотной характеристики, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона определения динамических характеристик, предварительно определяют собственную частоту колебаний чувствительного элемента акселерометра и функцию температурной зависимости вязкости демпфирующей жидкости, в процессе воздействия изменяют температуру акселерометра, одновременно измеряют его выходной сигнал, сравнивают его с расчетным выходным сигналом, соответствующим степени затухания, равной единице, по результатам сравнения определяют критическую температуру акселерометра и используют знчение критической температуры, функции A(WiTj) температурной зависимости вязкости и собственной частоты для вычисления амплитудно-частотной характеристики в рабочем диапазоне температур по выражению

Д лЛ2 /т

A(W;,Tj

)

(1- &-У

Iе «3)

5Т J

+ 4

2гда

22(V

0

5

0

где СОо - текущее значение частоты для амплитудно-частотной характеристики;

С00- собственная частота колебаний чувствительного элемента акселерометра; (Tj) - функция температурной

зависимости вязкости демпфирующей жидкости; Т-Кр- критическая температура

акселерометра, соответствующая степени затухания, равной единице,

2. Способ поп.1, отличающийся тем, что градуирование акселерометра осуществляют на температуре меньшей и большей критической, а значение критической температуры вычисляют по выражению

Т (Т - Т ) Siilj LllAlW.TJ. + т Ч U« V А(Ы;,Т2) -А(,Т,) + Т«.

где Т,Т температура акселерометра соответственно выше и ниже критической; А(й);,Т, ), - значение коэффициента пеА(СО;,Т2)

А(0);,Т„р)

дачи акселерометра на фиксированной частоте при температурах Т, и Т- соответственно

,2 ,,г

{ -t -il

-42

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ И МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНО ПРИ АТТЕСТАЦИИ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ С ЖИДКОСТНЫМ ДЕМПФИРОВАНИЕМ. ЦЕЛЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ РАСШИРЕНИЕ ЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АКСЕЛЕРОМЕТРОВ. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ОПРЕДЕЛЯЮТ СОБСТВЕННУЮ ЧАСТОТУ КОЛЕБАНИЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА НЕЗАДЕМПФИРОВАННОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА И ФУНКЦИЮ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ВЯЗКОСТИ ДЕМПФИРУЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ, ЗАДАЮТ ГАРМОНИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АКСЕЛЕРОМЕТР, ИЗМЕНЯЮТ ТЕМПЕРАТУРУ АКСЕЛЕРОМЕТРА И ИЗМЕРЯЮТ ЕГО ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ. ПОЛУЧЕННЫЙ СИГНАЛ СРАВНИВАЮТ С РАСЧЕТНЫМ ЗНАЧЕНИЕМ, СООТВЕТСТВУЮЩИМ СТЕПЕНИ ЗАТУХАНИЯ, РАВНОЙ ЕДИНИЦЕ, И ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СРАВНЕНИЯ ОПРЕДЕЛЯЮТ КРИТИЧЕСКУЮ ТЕМПЕРАТУРУ, (T КР) СООТВЕТСТВУЮЩУЮ ЭТОМУ ЗАТУХАНИЮ. АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ АКСЕЛЕРОМЕТРА В РАБОЧЕМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР ВЫЧИСЛЯЮТ ПО ВЫРАЖЕНИЮ A (ΩI, T J) = 1/√(1-Ω 2/Ω 2) 2 + 4*98N 2(T J) .Ω 2/*98N 2(T КР) .Ω 2, ГДЕ Ω 0 - СОБСТВЕННАЯ ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА АКСЕЛЕРОМЕТРА

*98N(T J) - ФУНКЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ВЯЗКОСТИ ДЕМПФИРУЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ. КРИТИЧЕСКУЮ ТЕМПЕРАТУРУ ВЫЧИСЛЯЮТ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА НА ТЕМПЕРАТУРАХ ВЫШЕ И НИЖЕ КРИТИЧЕСКОЙ В СООТВЕТСТВИИ С ВЫРАЖЕНИЕМ T КР = Т 1+(Т 2-Т 1) А(Ω I, Т КР) - А(Ω I, Т 1)/А(Ω I, Т 2) - А(Ω I, Т 1), ГДЕ T 1 И T 2 - ТЕМПЕРАТУРЫ АКСЕЛЕРОМЕТРА СООТВЕТСТВЕННО ВЫШЕ И НИЖЕ КРИТИЧЕСКОЙ

A(Ω I, T КР)=1/√(1 - Ω 2/Ω 2) 2 + 4Ω 2/Ω 2. 1 З.П. Ф-ЛЫ, 3 ИЛ.

4

JU РЬп

Фиг.1

(i, Tj)

Фиг. г

&i Сл)

Ti Г

Фие.З