Устройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра Советский патент 1979 года по МПК G01P21/00 

i

Изобретение касается измерительной техники и .может быть использовано для динамической градуировки ударных пьезоэлектрических акселерометров.

Известно устройство для градуировки импульсного акселерометра, содержаш,ее стенд, платформа которого с закрепленным градуируемым акселерометром размещена в направляющей трубе с тормозными элементами, установленными на основании стенда, светочувствительный осциллограф, усилитель, генератор частоты и контактное устройство в виде пластин из фольги, находящихся на известно.м расстоянии друг от друга в направляющей трубе. Это устройство позволяет записать осциллограмму ускорения, а также определить время прохождения платформой известного расстояния между пластинами контактного устройства .1.

Однако оно не позволяет непосредственно осупдествлять градуировку пьезоэлектрического акселерометра, которая производится после расшифровки осциллограммы, на которой нанесены кривая ускорения и метки времени, определения скорости соударения платф.ормы по известному расстоянию между пластинами контактного устройства и времени прохождения его расстояния. Кроме этого, это устройство имеет недостаточную точность в определении скорости соударения, площади под кривой скорения, масщтабны.х коэффициентов, которые вычисляются по записанным осциллограммам.

Наиболее близким по технической сущности и предложенному является устройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра, содержащее стенд для задания ударного импульса и акселерометр, выход которого соединен с входом усилителя, и систему обработки информации, обеспечивающее определение формы и длительности ударного импульса, а также скорости соударения по известному расстоянию. Скорость наковальни и градуируемого акселерометра определяется по формуле V , где Д5 - расстояние

0 между чувствительными элементами оптического датчика; At - временной интервал между срабатываниями чувствительных элементов, а площадь под кривой ускорения ударного импульса определяется, исходя из временного интервала At, на экране электронного осциллографа. На основе этих данных, с учетом соотношения между площадью под кривой ускорения и скоростью наковальни производится градуировка ударного акселерометра 2. Недостаток этого устройства состоит в том, что градуировка производится по данным косвенного изме эения скорости соударения и вычислению площади под кривой ускорения по экрану электронного осциллографа, что не обеспечивает достаточной точности градуировки. Цель изобретения повыщение точности градуировки и автоматизация процесса обработки информации. Это достигается тем, что в устройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра введены интегратор, интерферометр, два блока памяти, блок сравнения, измеритель, приемник излучения и четыре ключа, вход первого из которых соединен с выходом приемника излучения, а выход - с первыми входами второго и третьего ключей. Остальные входы второго ключа соединены соответственно с выходами интегратора, связанного с усилителем, и четвертого ключа. Выход второго ключа подключен к входу первого блока памяти, соединенного с первым входом блока сравнения. Второй вход третьего ключа соединен с первым выходом интерферометра, а выход- с входом второго блока памяти, соединенного с вторым входом блока сравнения. Вход четвертого ключа соединен с вторым выходом интерферометра. Интерферометр ориентирован перпендикулярно поверхности платформы, а излучатель и приемник излучения расположены на одной прямой, параллельной оси сквозного отверстия, выполненного в направляющей трубе стенда. На фиг. 1 изображена функциональная схема пре.аложенного устройства; на фиг. 2 - временные диагра.ммы. Устройство содержит платфор.му 1, направляющую трубу 2, тормозной элемент 3, основапие 4, градуируемый ударный пьезоэлектрический акселерометр 5, согласующий усилитель 6, интегратор 7, интерферометр 8, излучатель 9, приемник 10 излучения, ключи 11 -14, блоки 15, 16 памяти и блок 17 сравнения. Устройство работает следующим образом. Платформа 1 при свободном или ускоренном надении перемещается внутри направляющей трубы 2 до соударения с тормозным элементом 3, расположенным на основании 4. Электрический сигнал, пропорциональный ускорению с выхода градуируемого пьезоэлектрического акселерометра 5, закрепленного на платформе, поступает через согласующий усилитель 6 на вход интегратора 7. После преобразования с выхода интегратора 7 электрический сигнал, пропорциональный скорости, поступает на вход второго ключа 12, выход которого закрыт до поступления управляющего сигнала с первого ключа 11. Интерферометр 8, принцип действия которого основан на эффекте Допплера, ориентирован перпендикулярно поверхности платформы. Электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещающейся платформы, с одного из выходов интерферометра попадает соответственно на вход третьего ключа 13, выход которого открыт до поступления упр.авляющего сигнала с первого ключа 11. Кроме того, сигнал с выхода интерферометра поступает на вход четвертого ключа 14, выход которого закрыт до момента, когда скорость перемещения платформы будет равна нулю. С выхода ключа 13 информация о текущем значении.у,скорости платформы с закрепленным градуируемым акселерометром попадает в блок 16 памяти. В момент времени t, (фиг. 2а) перемещаясь, платформа, перемещаясь, перекрывает поток излучения между излучателем 9 и приемником 10 излучения. Электрический сигнал на выходе приемника 10 излучения уменьшается и в момент времени t г, когда происходит касание нижней поверхности платформы и верхней точки тормозного элемента 3, этот сигнал уменьшается до нуля. В этот момент срабатывает ключ 11 и управляющий сигнал с выхода ключа 11 поступает на ключи 12и 13. .Ключ 12 срабатывает и информация с выхода интегратора 7 поступает в блок 15 памяти, в этот же момент ключ 13закрывается и в блоке 16 памяти запоминается значение начальной скорости соударения Van платформы с тормозным элементом. В процессе соударения скорость платформы изменяется от начального значения до нуля (на фиг. 26). В то же время ускорение платфор.мы возрастает за счет возрастания сил сопротивления деформированию тормозного элемента до максимального значения (точка t з на фиг. 2в). В момент времени tj срабатывает ключ 14, с выхода которого на вход ключа 12 подается управляющий сигнал на закрытие ключа 2. В блоке 15 памяти запоминается значение начальной скорости соударения Ve.A По окончанию активного этапа удара информация о начальной скорости соударения (Voff), полученная с выхода интерферометра и градуируемого акселерометра (вд), поступает в блок 17 сравнения, в которо.м производится количественная оценка измеренных значений начальной скорости соударения. Погрешность акселерометра оценивается по разности значений Von и VOA. Предложенное устройство повыщает точность градуировки и производительность труда за счет автоматизации процесса градуировки, а также оперативность получения количественной оценки необходимой для градуируемого акселерометра. Формула изобретения Устройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра, содержащее стенд для задания ударного импульса и акселерометр , выход которого соединен с входом усилителя, и систему обработки информации, отличаюш,ееся тем, что, с целью повышения точности градуировки и автоматизации процесса обработки информации, в него введены интегратор, интерферометр, два блока памяти, блок сравнения, излучатель, приемник излучения и четыре ключа, вход первого из которых соединен с выходом приемника излучения, а выход - с первыми входами второго и третьего ключей, остальные входы BTOiporo ключа соединены соответственно с выходами интегратора, связанного с усилителем, и четвертого ключа, выход второго ключа подключен к входу первого блока памяти, соединенного с первым входом блока сравнения, второй вход третьего ключа соединен с первым выходом интерферометра, а выход - с входом второго блока памяти, соединенного с вторым входом блока сравнения, вход четвертого ключа соединен с вторым входом интегратора, причем интерферометр ориентирован перпендикулярно поверхности платформы, а измеритель и приемник излучения расположены на одной прямой, параллельной оси сквозного отверстия, выполненного в направляющей трубе стенда. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Батуев Г, С. и др. Инженерные методы исследования ударных процессов. М., «Машиностроение, 1969, с. 248. 2.Ecker W. «Ein neues Verfehren гиг Kalibrierung Von Bescheunigunsaufnehmern mit sehrgroben Meberkichen Messtechnick 1973, 8l №12, с. 385-393 (прототип).

t

Фиг.г