Установка для определения чувствительности пьезоаксеерометров к деформации объекта измерения Советский патент 1978 года по МПК G01P21/00 

Изобретение относится к области измерительной техники.

Акселерометр, помимо воздействия измеряемого ускорения, как правило, подвергается воздействию деформации объекта, вследствие чего на выходе акселерометра возникает сигнал,принимаемый ошибочно за измеряемое ускорение. Поэтому возникает задача определения чувствительности акселерометра к деформации объекта измерения.

Кроме того, поскольку при измерении направления действующей деформации сигнал, обзгсловленный деформацией объекта, может изменяться в несколько раз, во.эникает необходимость определения круговой диаграммы чувствитепыихгтн акселерометра к деформшхии.

Оттреаеленве чувствительностн акселерометра к деформацин объекта обычно осуществляется при помощи установо состоящих из имш атора объекта в ввде балки, работающей на изгиб 1.

Известная установка для определения чувствительности акселерометра к

деформации объекта измерения 2j содержит имитатор объекта в виде балки, жестко закрепленной с одной стороны, свободный конец ее приводится в колебательное движение при помощи электродинамического возбудителя - устройства нагружения. На деформируемой балке, вблизи от заделки, укрепляется акселерометр. Предполагается, что в меоте крепления акселерометра деформация максимальна, а ускорения минимальны и вызывают сигнал на выходе, пренебрежимый по сравнению с сигналом, вызванным деформапией объекта. При колебаниах балки уставивливается расчетная величина амшпггуды деформацин (по величине амшштуды колебаний свободного конца балкя) и намеряется выходное напряжение акселерометра.

Недостатками этой установки являются ее низкая точность нэ-эа неопределенности воздействующего Вида деформации и невозможность получения круговойдиаграммы чувствительности (без

изменения условий закреплений акселерометра).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка, в которой деформируемый имитатор объекта выполнен в виде неподвижного диска, а устройство для нагружения в виде двух диаметрально расположенньгх относительно диска катков, установленных с возможностью обкатывания диска по боковой поверхности 3j.

Недостатком данной установки является пониженная точность измерения .чувствительности пъэзЬакселерометра к деформации, обусловленная невозможностью мгновенного приложения нагрузки при помощи упругого динамометра, в связи с чем за время от начала нагружения имитатора до включения двигателя часть заряда, создаваемого акселерометром, стекает , Таким образом, известная установка дает занижетшые данные.

Целью изобретения является повышение точности определения Круговой диаграммы чувствительности пъезоакселеро- метра к деформации объекта измерения.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемой установке узел создания деформации вьшолнен в виде камертона, у основания которого между ветвями на расстоянии, меньшем половины длийЬ ег ветвей, установлен имитатор, при этом установка снабжена узлом во уждения механических колебаний ветвей камертона.

В предлагаемой установке период изменения деформации имитатора опреде;.лется периодом колебаний камертона, лежащим в диапазоне рабочих частот пъезоакселерометра. Следовательно, за вре. ш одного колебания камертона заряд практически не успевает стекать через входное сопротивление согласующего усилителя, и точность измерения круговой диаграммы чувствительности повышается.

На чертеже изображена схема предлагаемой установки.

Установка состоит из аеформируемого имитатора 1, зажатого посредством четырех роликов 2 между ветвями камертона 3. Расстояние между осями диаметрально расположенных роликов 2, их диаметр и диаметр имитатора объекта выбираются так, чтобы обеспечить натяг, достаточный для предотвращения раскрытия стыка или шгбряции v камертона 3. OcHOBamie камертона 3 установлено неподвижно, а деформируемый имитатор

1, выполненный в виде оссиметричной детали, может вращаться вокруг своей оси при помощи привода (последний на чертеже не показан). Концы ветвей камертона 3 входят в систему магнитопровода электромагнитного возбудителя 4, установленного на неподвижном основании. Для контроля амплитуды вибрации служит Микроскоп 5.

Предлагаемая установка работает следующим . образом. Перед измерением, в соответствии с требованиями инструкции по монтажу, производится установка проверяемого акселерометра 6 на имитатор объекта 1. При подаче напряжения на возбудитель 4 в камертоне 3 устанавливаются гармонические колебания с «tacTOTOE возбуждения. Изменяя частоту возбуждения, находят резонансную частоту, при которой обеспечивает-

ся максимальная амплитуда колебаний,

а,следовательно, и максимальные усилия, деформирующие имитатор 1. Кроме того, при резонансе практически отсутствуют нелинейные искажения, а тре-

буемая мощность для раскрытия камертона 3 невелика. Уповень ускорения, контролируемый микроскопом 5, однозначно связан с величиной деформации имитатора 1. Эта зависимость может

быть определена расчетом или экспериментально и является характеристикой установки, определяемой при ее аттестации. Для увеличения усилия, действующего на имитатор 1, последний помещают на расстоянии от основания камертона 3, меньщем половины длины его ветвей.Регулируя амплитуду возбуждающего напряжения, устанавливают по микроскопу 5 требуемую велиШ 1у деформацин имитатора 1 и измеряют выходное напряжение проверяемого акселерометра

б.Вращая, имитатор 1 вокруг оси и поддерживая постояггаой амплитуду ветвей камертона 3 (по микроскопу б),

снимают круговую диаграмму чувствительности исследуемого акселерометра 6 к деформации. Вместо микроскопа 5 можно использовать акселерометр или другое средство измерения амплитуды вибрации, Ь при тщательном исполнении деталей необходимость такого контроля и регулирования отсутствует, .так как амплитуда вибрации практически не изменяется при поворо-.

те имитатора на ЗбО что может быть установлено при аттестации.

Лредлагаемая установка позволяет повысить точность измерения круговой диаграммы чувствительности пъезоакселерометра и цеформации за счет периодического нагруркения имитатора с частотой, при которой не происходит стекания заряда исследуемого пъезоаКселерометра, что приводит к увеличению тоьности измерения на 10-т 100%. В свою очередь, более точное определение круговсй диаграммы чувствительности позволяет в ряде случаев снизить общую погрешность измерения ускорений с 1215%. до eul2%. Формула изобретения Установка для определения чувствительности пъезоакселерометра к деформа при объекта -измерения, содержащая имитатор объекта в виде сплошного цилиндра, узел создания деформации в имита«горе и привод вращения имитатора, о тпичаюшийся тем, что, с целью повышения точности определения круговой диаграммы чувствительности пъезо- акселерометра.к деформации объекта, узел создания деформации выполнен в виде камертона, у основания которого между ветвями на расстоянии, меньшем половины длины ветвей, установлен имитатор, при этом установка снабжена уэлом возбуждения механических колебаний ветвей камертона. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Голубев В. С.,Генкин И. К. Чувствительность пъезоэлектрических датчиков Гк механическим напряжениям. Вибрацио}шая техника, ч. 1, 1967, изд. МДНТП. 2.Не.лтапп N.,Kte,iK m cheEQ- Mftftr. wtrifaEscliungr an g-edc- htan Mef|«bje-kten. Me%6en-stPe.riern-Reg-een. NO 10, 1970. 3. Авторское свидетельство СССР 525890, кл. QOl Р 21/00,1975.

U U

V