Способ измерения относительного коэффициента поперечного преобразования акселерометра Советский патент 1978 года по МПК G01P21/00 

ют конструктивные элементы, с помощью которых возможно было бы управлять поперечными составляющими колебаний. Все сводится к подбору частоты колебаний вибростенда, при которой составляющие выходного сигнала имеют тре буемый сдбиг по фазе. Если же не удается подобрать такую частоту, то начинают, регулировать наклон восьмиугольного блока с помощью клиновидной пластинки. Все это удлиняет измерения, ограничивает диапазон измеряемых величин ОКПП, повторяемость резул татов, не дает возможности быстро пер ходить при измерениях от одних типов акселерометров к другим и в конце кон цов приводит к снижению точности измерений. Кроме того, образцовый /акселерометр должен иметь минимальную величину ОКПП, которую Тоже надо определить. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ, -по которому акселерометр устанав ливают на вибростенд так, чтобы направление колебаний вибростенда было перпендикулярно рабочей оси акселерометра з. Вибростенд приводят в колебательное движение и акселерометр вращают вокруг рабочей оси до тех пор, пока не будет получен максимальный выходно сигнал и при этом измеряют амплитуду и фазу выходного сигнала акселерометра. Далее поворачивают акселерометр на 180°и повторно измеряют амплитуду и фазу его выхода. По приведенной в работе формуле рассчитывают величину ОКПП. Описанный способ пригоден лишь для случая, когда поперечные составляющие колебания вибростенда не изменяются при повороте на 180.При их изменении процедура измерений усложн ется, возникает необходимость применения образцового акселерометра с минимально возможной величиной ОКПП. Здесь также нет возможности управления поперечными составляющими колеба ний вибростенда, поэтому для измерен акселерометров с малой величиной ОКП требуются тщательно сбалансированные вибростенды с низким уровнем попереч ных составляющих, что ограничивает. снизу диапазон измеряемых ОКПП. Целью изобретения является повыше ние точности и расширение диапазона измеряемых величин ОКПП. Достигается это тем, что предлагаемый акселерометр подвергают возде ствию гармонических вибраций в двух взаимно перпендикулярных направления с одинаковой частотой, но сдвинутых по фазе относительно друг друга на 90° причем одно из направлений вибра ции совпадает с рабочей осью акселерометра, а во втором, перпендикулярном указанной оси происходит измерение ОКПП. Определяют амплитуды вибра ий в двух взаимно перпендикулярных аправлениях и измеряют угол сдвига о фазе между выходным сигналом аксеерометра и сигналом, синфазным гаронической вибрации, воздействуквдей доль рабочей оси акселерометра. Велиину ОКПП в направлении вибрации, перендикулярной рабочей оси акселеромета, определяют по формуле: , где Кцп относительный коэффициент поперечного преобразования; А - амплитуда вибрации, воздействукицей вдоль рабочей оси акселерометра ; А - амплитуда вибрации, воздействующей перпендикулярно рабочей оси акселерометра; Ч - угол сдвига по фазе между выходным сигналом акселерометра и сигналом, синфазным гармонической вибрации, воздействующей вдоль рабочей оси акселерометра. В частном случае, когда амплитуды одинаковы- т.е. движение акселерометра происходит по кругу и при малых . Для доказательства расчетных формул рассмотрим воздействие на акселерометр в рабочем направлении вибрации А)5ш а t , а в поперечном направлении-А. cos tot (т.е. вибрации имеют одну и ту же час1оту, но сдвинуты по фазе на 90). Выходной сигнал акселерометра в этом случае равен U KoA,siTiu3t-hK KgnA cosast, где KQ - коэффициент преобразования акселерометра. Проведя преобразования, получим ,к,„А,))у,Л|кХАг) к,f, V( )2 CKoKo Aj,) -sm (u;t }, где ЧР опотсюдаIf А , Сигнал, синфазный гармонической вибрации, воздействукяцей на акселерометр вдоль рабочего направления, от- носительно которого измеряется угол сдвига по фазе, можно выделить как из системы возбуждения вибростенда, так и получить с помощью дополнительного

датчика, например,индуктивного или емкостного.

В результате измерений предложенным способом получается лишь одно значение ОКПП. Для нахождения максимальной величины ОКПП необходимо провести измерения в нескольких направлениях, например, проворачивая акселерометр вокруг рабочей оси на угол 90 и определить искомую величину как резуль тат векторного сложения составляющих

К1

Ucn,) ,

К

оп

МАКС

где величина ОКПП, измеренная в первоначальном положений;

Кдп - величина ОКПП, измеренная при повороте акселерометра на 90 вокруг рабочей оси.

Повышение точности в предлагаемом способе достигается за счет того, что измерение величины ОКПП происходит сразу/ за один прием. В случае равенства амплитуд вибраций получается значение фазы, равное величине ОКПП (если Ч мало) .

При малых значениях ОКПП акселерометра величина сдвига фаз f тоже мала. Поэтому, чтобы не работать на пределе чувствительности фазометра, а также иметь возможность измерять пре-. дельно малые величины ОКПП, специальным образом выбирают соотношение амплитуд вибраций .Уменьшая указанное отношение, добива13тся увеличения сдвига фаз Ц . Выбирая отношение, можно выйти в наиболее предпочтительную зону измерений фазометра.

Таким образом, за счет контроля и подбора амплитуд вибраций акселерометра как в рабочем, так и в поперечном направлении BO3ivioKHo повышение точности и расширение диапазона измеряемых величин ОКПП.

На фиг. 1 и 2 представлена установка в двух проекциях для реализации описываемого способа. Испытываемый акселерометр 1 крепится на специальной оправке 2 так, чтобы он мог поворачиваться вокруг рабочей оси. Опра ка 2 закреплена на свободном конце консольного стержня 3, который, в свою очередь, вмонтирован в массивное основание 4. С помощью системы возбуждения, содержащей электронный блок 5, катушку подмагничивания 6 и два электромагнита 7 и 8, консольный стержень 3 приводится в колебательное движение так, что на испытываемый акселерометр 1 воздействует гармоническая вибрация в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Достигается это за счет расположенных перпендикулярно электромагнитов 7 и Ь, причем электромагнит 7 возбуадает гармонические вибрации вдоль рабочей оси акселерометра, а электромагнит а - в поперечном направлении. Электронный блок 5 позволяет каждый из электромагнитов 7, 8 возбуждать независимо и менять сдвиг по фазе между питающими напряжениями электромагнитов. В результате этого добиваются, чтобы испытываемый акселерометр двигался по эллипсу либо по кругу. Характер вибрации и амплитуды колебаний акселерометра контролируют, и измеряют при помощи Икpocкoпa 9. С целью избежания нежелательных крутильных колебаний противоположно испытываемому акселерометру- для балансировки системы ставят дополнительный акселерометр 10. в принципе, на данной установке можно одновременно проводить измерения ОКПП для двух акселерометров: 1 и 10 Выходной сигнал испытываемого акселерометра подается на согласующий усилитель 11, затем проходит ч.ерез фильтр 12 и поступаетна один из входов фазометра 13. На другой вход фазометра 13 поступает сигнал, синфазный гармонической вибрации акселерометра в рабочем направлении, который вырабатывается с помощью индуктивного датчика 14. Измеряя разность фаз, амплитуду вибраций акселерометра, определяют величину ОКПП методом, указанным ранее. Путем последовательного поворота акселерометра вокруг рабочей оси и измерения ОКПП получают круговую диаграмму, откуда находят максимальную величину и направление ОКПП.

Формула изобретения Способ измерения относительного коэффициента поперечного преобразования акселерометра, заключающийся в том, что акселерометр подвергают воздействию вибрации и измеряют фазу выхог.ных сигналов, при различных положениях акселерометра относительно -оси чувствительности, отличаю;щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, акселерометр подвергают воздействию гармонических вибраций одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях с одинаковой частотой, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 90° причем одно из направлений вибрации совпадает с рабочей осью акселерометра, измеряют их амплитуду и угол сдвига по фазе между выходным сигналом акселерометра и сигналом, синфазных гармонической вибрации, воздействующей вдоль рабочей оси акселерометра, а величину относительного коэффициента поперечного преобразования в направлении вибрации, перпендикулярной рабочей оси акселерометра, определяют по формуле:

,

где KQ - относительный коэффициент поперечного преобразования;