Термокамера для определения характеристик акселерометра при эталонировании методом наклона Советский патент 1991 года по МПК G01P21/00 G05D23/30 

нон головки, и снабжена гтпопнитель- пым нагревателем 2Я. При этом в процессе разогрева термокамеры при подаче в основной и до олчптельнын 28 Нагреватели вспедотвпр одинаковоеги 1 емпера тарных коэффипигпг ов лчнейно- Го расширения деталей 20 „25,26, ЗА и 35 указанные детлля и образованный ими узел в целом не исгг.сбывают внут- ренних напряжений и лепормацич, приводящих к угловым отвлечениям базовой плоскости дна стакана 25, что обеспечивает минимальные температурные перекосы базовых поверхностей термокамеры и соответствующие вносимые погрешности базировки. Расширение температурного диапазона испытаний достигается выполнением нагревателя в виде сдвоенной трубчатой спирали с хладагентом, на поверхности которой наложены или намотаны обмотки обогрева. 2 з.п.ф-пы, 5 ил.

Изобретение относится к стендовому оборудованию и предназначено для испитаний и калибровки линейных акселерометров методом наклона с помощью оптических делительных головок (ОДГ). Цель изобретения - повышение точности определения характеристики акселерометров при одновременном расширении температурного диапазона испытаний. Цель достигается тем, что установочная база для акселерометра 38 выполнена в виде уплощенного стакана 25, минимально отстоящего от оси шпинлеля делитель5-6 /т а S (Л с оэ оо оо О5 Фиг 5

,-

Изобретение отнесите: к стендовому оборудованию, в чгстнисти к приспособлениям, предназначенным Для испытаний и калибровки линейных акселерометров методеч наклона с помощью оптических дстительных головок (ОЦГ), и может быть использовано npii испытаниях гравиметров.

Целью изобретения является повышение точности опредетения характеристики акселерометров при одновременном расширении температурного диапазона испытаний,

На фиг.1 представлена предлагаемая Термокамера, общий ви,ц на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фкг.З - сечение Б-Б на фиг.2; па флг.4 - вид В на фиг.З (вид на основ, ние термокамеры при счятом колпаке гс пивного нагрева гСспя) ; на фиг.З - конструкция основного нагревателя со спиральной трубчатой основой.

Термокамера содержит кольцевую базовую площадку i, к а которой посред I .TBOM четырех пар термоизолирующих юдпятников 2 и 3 установлено своими фланцами основание 4, несущее кол- так 5, Кольцевая базозйя площадка 1 снабжена приливом 6„ к которому с томо цью болтов 7 пристыкован фланец 8 конического хвостовик;т 9, KOTOPFJM и закрепляется термокамэра в шпинделе ОДГ. Основание 4 выпочн по в виде тлоской крышки с фланцями, вкутреннеэ простоакство которой заполнено термоизолирующим материалом 10. С внеш- чей стороны основание 4 снабжено кольцевой проточкой 1 и вместе с подпятниками 2 и 3 посредством спайб 12 притянуто винтами 13 к базовой площадке 1. Колпак 5 выпглнен в виде отдельного законченно1 о узла и

20

35

25

тд

,„ - .,- э

50

55

содержит тсфмоизолирующее (тепло- иэопяциоппое) керамическое основание 14, жестко соединенное с внешним кожухом 15. снабженным четыромя резьбовыми шпильками 16. С помощью шпилек 16 с головками 17 колпак 5 крепится на основании 4. Внутри колпака 5 к керамическому основанию 14 прикреплена втулка-переходник 18., к которой прикреплен внутренний кожух 19 и цилиндрический корпус 20 основного нагревателя. На внешней поверхности корпуса 20 уложены обмотки 21 и теплоизолирующий слой 22, Пространство между внешним 15 и внутренним 19 кожухами заполнено теплоизоляцией (стекловатой) 23. Кроме колпака 5, основание 4 несет на себе монтажную площадку,, состоящую из крестообразной пластины 24 и уплощенного стакана 25 (диаметр цилиндрической части стакана больше его высоты), жестко соединенных между собой. Внутри крестообразной пластины 24 установлен дополнительный нагреватель, состоящий из дискообразного корпуса 26 с электроизоляционной втулкой 27 ч обмоток 28, Крестообразная пластина 2Л установлена на основании 4 на четырех парах термоизолирующих подпятников 29 и 30, притянутых к основанию 4 посредством шайб 31 винтами 32. Между крестообразной пластиной 24 и основанием 4 помещен теплоизоляционный вкладыш 33 из асбеста, В дно уплощенного стакана 24 вмонтированы стойки-направляющие 34, несущие планку 35 с упором 36, подпружиненным упругим элементом 37 спиральной пружиной) . Планка 35 с упором 36 может переставляться (перезакрелляться) вдоль стоек 34 и тем самым обеспечивать не

S16

обходимое прижатие базовой плоскости испытуемого агеелерометра 38 к уплощенному стакану 25. Кроме регулируемого упора, на стойках-направляющих 34 закреплен датчик 39 (например, термо- чувствительный мост) схемы измерения температуры в термокамере. Для ори- ентации испытуемого акселерометра относительно осей термокамеры служит привальная планка 40. Для обеспечения в термокамере температур, меньших нормальной основной, нагреватель может иметь конструкцию (фиг.5), в которой корпус нагревателя 20 (фиг.З) выполнен более тонким и скреплен с двойной трубчатой спиралью 41, на поверхности которой уложены или намотаны обмотки 42 обогрева. Аналогичным образом выпол- няется и дополнительный нагревающий элемент. В этом случае его корпус 26 представляет собой трубчатую спираль с обмотками обогрева на ее поверхности. Обе трубчатые спирали соединяются друг с другом последовательно с помощью гибкой трубчатой втулки и включаются в магистраль с циркулирующим хладагентом (например, воздух, углекислый газ, вода и т.п.). Элементы 2.3,29 и 30 конструкции могут быть выполнены в виде втулок из кварцевого стекла или кера- мики. Элементы 29 и 30 расположены попарно вдоль и перпендикулярно оси шпинделя ОДГ. Эпементы 2 и 3 располо жены попарно симметрично относительно этой оси.Уплощенный стакан 25 и корпуса 20 и 26 нагревательных элементов выполнены из одного и того же материа ла -(например, алюминиевого сплава), а крестообразная пластина 24, основание 4 и базовая площадка 1 - также из одного и того же материала, но с коэффициентом теплопроводности, меньшим, чем коэффициент теплопроводности материала уплощенного стакана 25 и корпусов 20 и 26 нагревателей например, из стали или титана. Для устранения влияния теплового расширения узла подпружиненного упора на акселерометр стойки 34 и планки 35 выполнены из материала с тем же коэффициентом линейного расширения, что и материал уплощенного стакана.

Термокамера для определения характеристик акселерометра при эталонировании методом наклона работает следующим образом.

,-

10

6881

о- 5 20 25 ,- д .-Q 55

35

676

Испытуемый акселерометр 38 уста- наллилают своей Патовой тоскост ю на наружную поверхность стакана 25 и прижимают подпружиненным упором 36. Сила прижатия корпуса акселерометра к стакану регулируется положением планки 35 на стойках 34, при этом планка и стойки могут скрепляться друг с другом, например, установочными винтами или хомутиками. Если испытуемый акселерометр имеет корпус с торчащими по центру резьбовыми хвостовиками (как это имеет место для большинства типов пьезоакселерометров), то в стакане 25 должно быть предусмотрено соответствующее отверстие.

Перед установкой акселерометра конический хвостовик 9 устройства устанавливается и закрепляется в шпинделе ОДГ.Если корпус акселерометра имеет прямоугольную форму ц в процессе испытаний небезразлично направление его осей по отношению к осп шпинделя ОДГ. то в этом случае акселерометр может получить дополнительную ориентацию с помощью привальной планки 40. В случае, когда корпус акселерометра имеет цилиндрическую форму, соответствующие метки на нем могут быть ориентированы по меткам на планке 40 или Си) самом стакане 25.

После установки колпака 5 с нагревателем на корпусную часть термокамеры обмотки 21 обогрева основного и обмотки 28 обогрева дополнительного нагревателей последовательно соединяются друг с другом и подключаются к выходу схеьы поддержания. постоянного уровня температуры, которая может быть выполнена отдетьным блоком и управляться от термочувствптелъно- г- моста (датчика температуры) 39.

В процессе разогрева термокамеры прт- подаче тока в основной и дополнительны : нагреватели вследствие едина- ко«ости температурных коэффициентов литейного расширения деталей 20,25 26.34 и 35. указанные детали и образованный ими узел в целом не испытывают ипутренних напряжений и деформаций, приводящих к угловым отклонениям базот;о« плоскости пьедестала (дна стакана 25) от начального поло&екия. Аналогичное положение имеет место и для узла, образованного деталями 4, 24 и 32. Из-за того, что коэффициент теплопроводности материала деталей 20,25,26,34 и 35 относительно высок по сравнению с коэффициентом теплопроводности материяпя деталей 4. 2ч и 3., внутренний непосредственно подогреваемый узел . заключенным в испытуемым акселерометром отно- с4ттельно быстро и равюмерно прогре- веется, В то же время термоизоляция этого узла, образованная элементами и деталями 22.19.23,14,10 и 33 значи- тельно перекрывает утечку тепловой энергии к базовым элементам0 i и 4 конструкции термокамеры ь ее рассеивание в окружающее пространство. В виду того, что крестообразная пластина 24 пьедестала имеет относительно малую теплопроводность, утечка тепла из внутреннего объема термокамеры, благодаря такой форме детали 24 и ее установке на керамических подпятниках 29 и 30 (также имеющих малую теплопроводность) , оказывается малой. Таким образом, имеет место и малый прогрев основания 4, л следовательно., и его малые температурные деформации. Установка же основания 4 на керамических подпятниках 2 ч 3, как и форма самого основания (в виде плоской крышки с кольцевой пробочкой) обеспечивают также относительно малую утеч- ку тепла от основания 4 к кольцу 1, а следовательно, малую степень нагре на кольца 1 относительно окружающей Термокамеру температуры, а значит, и

Соответствующую малость температур-

иых перекосов баз1 вьгх поверхностей термокамеры, малую степень прогрева шпинделя ОДГ и соответствующих вносимых погрешностей базировки.

При необходимости в процессе ис- Пытаний акселерометра можно перейти от цикла нагрева к циклу охлаждения. В варианте нагревателя (фиг.5) по сдвоенной трубчатой спирали 41 основного и трубчатой спирали доио нительного нагревателен подается хладагент. Изменяя (варьируя) скорость протекания хладагента и ток в обмотках нагревателя, можно обеспечить быстрое задание уровней температуры в цикле Охлаждение после нагрева как до нормальной температуры, так и ниже ее.,

Формула изобретения

5

Q $

0

5

щая базовую площадку, прикрепленную к шпинделю оптической делительной головки, основание, установленное на базовой площадке и несущее монтажную площадку для установки испытуемого акселерометра, и термоизолированный от внешней среды нагреватель с обмотками и корпусом, охватывающий монтажную площадку, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности при одновременном расширении температурного диапазона испытаний, в нем основание выполнено в виде плоской крышки с кольцевой проточкой и равноудаленными крепежными фланцами, монтажная площадка выполнена составной в виде уплощенного стакана, жестко скрепленного с крестообразной пластиной, и снабжена дополнительным нагревателем с обмотками и корпусом, причем крестообразная пластина установлена на основании на равноудаленных и расположенных по окружности термоизолирующих подпятниках, основание фланцами установлено по базовой площадке также на термоизолирующих подпятниках, расположенных симметрично относительно оси шпинделя, при этом базовая площадка выполнена кольцевой, уплощенный стакан и корпуса основного и дополнительного нагревателей выполнены из одного материала, а кресто образная пластина, основание и базовая площадка выполнены из другого материала с меньшим коэффициентом теплопроводности.

с коэффициентом линейного расширения, равным коэффициенту линейного расширения материала уплощенного стакана.

Рм.2

/W В

24

PuS4.