Устройство для воспроизведения инфранизкочастотных гармонических ускорений Советский патент 1992 года по МПК G01P21/00 

СП

с

Использование1 испытательная техника, стенды для воспроизведения ускорений. Сущность изобретения: на платформе маятника установлены испытуемый акселерометр и кронштейн. В кронштейне установлен упругий элемент в виде параллелограмма, который по одной из диагоналей, совпадающей с поперечной осью маятника с помощью двух хвостовиков через пьезоэлектрические толкатели связан с микрометрическими винтами, установленными в кронштейне. Стакан жестко связан с упругим элементом по другой его диагонали. В стаканах установлены две сообщающиеся между собой камеры, заполненные частично жидкостью Механизм отклонения маятника образован камерами и термокамерами с термоохладителем Рабочие полости камер связаны с термокамерами соединительными трубками и заполнены газом.2 ил

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для проверки и градуировки низкочастотных линейных акселерометров.

По основному изобретению (заявка № 4678110, Р.о выд от 270690) известно устройство, содержащее основание, маятник с платформой для крепления исследуемых акселерометров, аэростатическую поворотную опору, измерительный прибор и механизм отклонения маятника от положения равновесия Причем механизм отклонения маятника, состоит из двух частей, одна часть которого установлена на платформе и включает в себя две сообщающиеся между собой камеры, установленные на одинаковом расстоянии относительно вертикальной оси симметрии подвижной части, связанные между собой соединительной

трубкой через регулируемый клапан и частично заполненные балансировочной жидкостью, другая - на основании, состоящая из двух герметичных термокамер, полупроводникового термомикроохладителя, рабочие поверхности которого жестко контактируют с рабочими поверхностями термокамер, выход которых подключен другими соединительными трубками к заполненным газом полостям сообщающихся камер, фазочувствительного источника постоянного тока, выход которого подключен к полупроводниковому термомикроохлади- телю, генератора электрических колебаний, подключенного одновременно на вход фазочувствительного источника постоянного тока и контрольного прибора.

Однако, известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности.

Ј

CJ О

00

о

го

например, оно не позволяет регулировать чувствительность механизма отклонения маятника от положения равновесия, изменять ее величину, в том числе дистанционно, при подстройке в процессе его работы.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено кронштейном с двумя направляющими отверстиями квадратного сечения, закрепленным жестко на платформе вдоль поперечной оси маятника, упругим элементом, выполненным в виде параллелограмма, состоящего из бало- чек прямоугольного сечения, двумя хвостовиками квадратного сечения, жестко связанными одним концом с упругим элементом по одной из его диагоналей, совпадающей с поперечной осью маятника, а другим - вставлены в направляющие отверстия кронштейна, двумя стаканами, жестко связанными с упругим элементом по другой его диагонали, совпадающей с продольной осью маятника, причем в этих стаканах закреплены сообщающиеся между собой камеры, двумя микрометрическими винтами, ввернутыми в кронштейн вдоль оси хвостовиков упругого элемента, двумя пьезоэлектрическими толкателями, закрепленными каждый между соответствующим хвостовиком упругого элемента и микрометрическим винтом, вторым генератором электрических колебаний, выход которых подключен на пьезотолкатель.

На фиг. 1 и фиг,2 представлен общий вид устройства.

Устройство состоит из основания 1, аэростатической поворотной опоры, содержащей неподвижную часть 2 и подвижную часть 3, выполненный в виде сферического сегмента большого радиуса, снабженный платформой 4 для крепления исследуемого акселерометра 5 и линейной аэростатической направляющей (на фиг.1 и фиг.2 не показана). Зазор 6 между неподвижной частью 2 и маятником 1 заполнен газом, подводимым к аэростатической опоре по каналам, проходящим через основание 1, неподвижную часть 2 и линейную аэростатическую направляющую, от источника сжатого газа (на фиг.1 и фиг.2 не показано). На платформе 4 вдоль поперечной оси маятника 3 жестко закреплен кронштейн 7 с двумя направляющими отверстиями квадратного сечения. Упругий элемент 8, выполненный в виде параллелограмма, состоящего из бало- чек прямоугольного сечения, с помощью двух хвостовиков 9 квадратного сечения, жестко связанных с ним по одной из его диагоналей, совпадающей с поперечной

осью маятника 3, установлен в кронштейне

7и связан через пьезоэлектрические толкатели 10, подключенные к выходу второго генератора электрических колебаний 11 с

микрометрическими винтами 12. В стаканах 13, жестко связанных с упругим элементом

8по другой диагонали, совпадающей с продольной осью маятника 3, установлены две сообщающиеся между собой через регули0 ровочный клапан 14 и соединительные трубки 15 камеры 16. Каждая из сообщающихся камер 16 частично заполнена балансировочной жидкостью 17, а свободные полости - газом. Камеры 16 являются исполнитель5 ным органом механизма отклонения маятника. Другая часть механизма отклонения установлена на основании 1 и включает в себя две герметичные термокамеры 19, полупроводниковый термомикроохладитель

0 20 (далее по тексту - термоохладитель), состоящий из определенным образом включенных между собой элементов, работа которых построена на использовании известного эффекта Пельтье. Рабочие поверх5 ности термоохладителя 20, которые подвергаются нагреву и охлаждению, контактируют через тонкий слой термопроводя- щей пасты с рабочими поверхностями герметичных термокамер 19, которые также

0 нагреваются и охлаждаются. Рабочие полости 18 сообщающихся камер 16 и герметичных термокамер 19 связаны между собой соединительными трубками 21 и заполнены газом. Выход фазочувствительного источни5 ка постоянного тока 23 подключен одновременно на вход фазочувствительного источника постоянного тока 22 и контрольный прибор 24. Измерительный прибор, предназначенный для измерения угла амп0 литуды и частоты колебаний маятника 3 от положения равновесия (на фиг.1 и фиг.2 не показан).

Устройство работает следующим образом.

5 Исследуемый акселерометр 5 закрепляют на платформе 4. Затем необходимо настроить исполнительный орган механизма отклонения на определенную чувствительность, Это производится следующим обра0 зом. При вращении микрометрические винты 12 через пьезоэлектрические толкатели 10, хвостовики 9 вызывают сжатие или растяжение упругого элемента 8, в том числе вдоль диагонали, совпадающей с про5 дольной осью маятника 3, вызывая одновременно оппозитное смещение связанных с ним сообщающихся камер 16 (измерение базового расстояния L установки камер 16, определяющего чувствительность исполнительного органа). Таким образом,

производится грубая выставка чувствительности исполнительного органа механизма отклонения. Затем необходимо произвести точную выставку. Для этого необходимо с второго генератора электрических колебаний 11 подать на пьезоэлектрические толкатели 10 постоянный сигнал определенного уровня и полярности. При этом пьезоэлектрические толкатели 10 за счет обратного пьезоэффекта вызовут пропорциональное поданным сигналам смещение хвостовиков 9, а через них сжатие или растяжение упругого элемента 8, в том числе вдоль диагонали, совпадающей с продольной осью маятника 3, вызывая одновременно оппо- зитное смещение сообщающихся камер 16, а следовательно изменение базового расстояния L в том числе весьма малого уровня, обеспечивая таким образом точную выставку величины чувствительности исполнительного органа механизма нагружения.

Исследуемый акселерометр 5 закрепляют на платформе 4. Затем подают с первого генератора электрических колебаний 23 на вход фазочувствительного источника постоянного тока 22 сигнал постоянного уровня, величина которого контролируется прибором 24. В результате этот сигнал вызовет подачу тока на полупроводниковый термоохладитель 20, при этом одна из его рабочих поверхностей будет нагреваться, а другая - охлаждаться до определенного перепада температур. Причем тепловая энергия от нагрева-охлаждения рабочих поверхностей термоохладителя 20 через тонкий слой теп- лопроводящей пасты вызовет нагрев одной и охлаждение другой рабочих поверхностей термокамер 19. Таким образом, давление газа, заполняющего свободные полости 18 в одной из сообщающихся камер, будет расти, а в другой - падать. Возникший в результате перепад давлений в сообщающихся камерах 16 приведет к вытеснению балансировочной жидкости 17 из камеры 16 с большим давлением в камеру 16 с меньшим давлением по соединительным трубкам 15 до уравнения давлений газа в камерах 16. В результате перераспределения масс столбов балансировочной жидкости 17 возникает момент вращения относительно центра масс маятника 3, который отклоняет маятник 3, а вместе с ним и платформу 4 с установленным на ней исследуемым акселерометром 5 на заданный угол относительно вектора силы тяжести. Величина угла отклонения маятника 3 от положения равновесия определяется с помощью измерительного прибора (на фиг.1 и фиг.2 не показан). Для изменения величины угла отклонения маятника 3 от положения равновесия необходимо подать с первого генератора электрических колебаний 23 постоянный сигнал другого уровня, а для изменения знака отклонения необходимо поменять его

5 полярность. Таким образом, реализуется статический режим работы предлагаемого устройства.

Для задания динамического режима работы необходимо на фазочувствитель0 ный источник постоянного тока 22 подать с генератора электрических колебаний 23 гармонический сигнал, например, синусоидальной формы инфранизкой частоты, в результате давление газа в полостях 18

5 сообщающихся камер 16 за счет циклического нагрева и охлаждения рабочих поверхностей термокамер 19 термоохладителем 20 будет меняться также циклически, вытесняя поочередно балансировочную жидкость

0 17 то из одной, то из другой сообщающейся камеры 16, создавая вокруг центра масс маятника 3 момент вращения разного знака.

В итоге испытуемый акселерометр 5, установленный на платформе 4 будет совер5 шать совместно с маятником 3 гармонические колебания инфранизкой частоты относительно вектора силы тяжести. Регулировочный клапан 14 обеспечивает помимо дополнительной возможности

0 регулирования частоты и амплитуды колебаний маятника 3 моделирование сложного колебательного движения маятника 3 относительно вектора силы тяжести, например задание одновременно постоянного угла от5 клонения и гармонических колебаний.

При задании динамического режима работы устройства при необходимости возможно создание комбинированного воздействия на исследуемый акселерометр

0 5 за счет комбинации вышеописанного режима работы и создания периодического оппозитного смещения сообщающихся камер 16, возникающего при подаче с второго генератора электрических колебаний 23

5 гармонического сигнала определенной амплитуды и частоты на пьезоэлектрические толкатели 10.

Формула изобретения Устройство для воспроизведений инф0 ранизкрчастотных гармонических ускорений по авт.св. № 1700485, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования чувствительности механизма

5 отклонения маятника от положения равновесия, оно снабжено кронштейном с двумя направляющими отверстиями квадратного сечения, закрепленным жестко на платформе вдоль поперечной оси маятника, упругим

элементом, выполненным в виде параллелограмма, состоящего из балочек прямоугольного сечения, двумя хвостовиками квадратного сечения, жестко связанными одним концом с упругим элементом по одной из его диагоналей, совпадающей с поперечной осью маятника, а другим - вставлены в направляющие отверстия кронштейна, двумя стаканами, жестко связанными с упругим элементом по другой его диагонали, совпадающей с продольной осью маятника, причем в

S9

///////

& /б

Фиг А

этих стаканах закреплены сообщающиеся между собой камеры, двумя микрометрическими винтами, ввернутыми в кронштейн вдоль оси хвостовиков упругого элемента,

двумя пьезоэлектрическими толкателями, закрепленными каждый между соответствующими хвостовиком упругого элемента и микрометрическим винтом, вторым генератором электрических колебаний, выход которого подключен к пьезотолкателям.

23

20 13 &

Z7 7

D

///////

7 5 в 18

ГГГ

Ц&ецичено

Фиг.2

12 -/074/5/3