Устройство для определения чувствительности пьезоакселерометров к деформации объекта Советский патент 1982 года по МПК G01P21/00 

3 9 значению КВДО. Устройства этого типа являются более совершенными по принципу измерения, однако, промышленные образцы их отсутствуют вследствие не достатков существующих конструктивных решений. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для определения чувствительности пьезоакселерометров к деформации объекта, содержащее систему, создающую деформацию, выполненную в ви де диска, с установленным в центре средствами крепления испытуемого пье зоакселерометра, и поворотную систем с электромагнитами и опорами, установленными во взаимно перпендикулярном направлении t.Известное устройство имеет пониженную точность, вызванную наличием паразитного ускорения в месте кре ления исследуемого пьеэоакселерометра. При колебаниях краев диска в его центре кроме деформации изгиба (фиг. а и б); также возникают колебания. Частично эти колебания гасятся за счет массивного основания, на котором установлен диск. Однако полность устранить колебания в центре диска нельзя. В зависиг«}сти от массы основания и жесткости крепления диска уровень паразитного ускорения в цент ре составляет от 1 до 5 м/с. Погреш ность от паразитного ускорения определяется из следующего выражения: Я,- П а. - 1 где Su - коэффициент преобразования пьезоакселерометра, MB-cVM; а - паразитное ускорение в цент ре, диска, м/с. ; - коэффициент влияния деформации, объекта, мВМ/мкм; s - относительная деформация, мкм/м. Для наиболее распространенных типов пьезоакселерометров (S, 0, мВ«с /м) погрешность от паразитного ускорения в известном устройстве составляет от 15 до 100. Точность понижается и от наличия паразитных составляющих деформации в диске. Опоры качения, установленные на поворотной системе, вследстви недостаточной жесткости поворотной системы и самих опор, не обеспечивают достаточное и стабильное защемление диска при его колебаниях. Вследствие этого изгибная деформация дис4ка имеет место не только в направлении оси электромагнитов, но и в направлении, перпендикулярном этой оси. Это приводит к тому, что при повороте электромагнитов не происходит соответствующего поворота направления и.згибной деформации. Погрешность от паразитной составляющей деформации в известном устройстве составляет 10-15. Кроме того, неудобства в эксплуатации обуславливаются тем, что устройство имеет значительную массу, так как для уменьшений уровня паразитного ускорения диск крепится к массивному основанию массой от 100 кг, а при колебаниях диска значительная часть энергии передается массивному основанию. Вследствие этого известное устройство создает значительную вибрацию и шум, и для его питания требуется повышенная мощность. Для монтажа устройства требуется фундамент. Таким образом, недостатками известного устройства йвляются большая погрешность измерений, составляющая и значительные неудобства в эксплуатации. Цель изобретения - повышение точности и улучшение удобства эксплуатации. Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве в систему, создаои1ую деформацию, введен дополнительный диск, идентичный первому и соединенный с ним в центре перемычкой, электромагниты размещены симметрично относительно внутренних поверхностей дисков, а опоры выполнены скользящими и поджаты внyтpeнни tt1 поверхностями дисков. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для определения чувствительности пьезоакселерометров к деформации объекта; на фиг. 2 - то же, схема колебаний дисков. Устройство содержит систему, воспроизводщую деформацию, которая выполнена в виде осесимметричной детали, состоящей из двух идентичныхдисков 1, соединенных в центре перемычкой 2. На наружной поверхности верхнего диска закреплен испытуемый пьезоакселерометр 3. Нижний диск прикреп-лен к основанию t. Соосно с дисками 1 вдоль их диаметра на поворотном устройстве 5 симметрично отнвсительно внутренних поверхностей дисков раз59мещены два трехполюсных электромагнита 6. Катушки средних полюсов 7 яв ляются катушками подмагничивания, их обмотки подключены к источнику постоянного тока 4 не показан). Начало и конец обмоток катушек возбуждения соединены таким образом, что силовые линии магнитного поля, создаваемого верхней и нижней катушками 8, направлены в противоположные стороны. Соосно с дисками 1 вдоль их диаметра перпендикулярно оси электромагнита 6 на поворотном устройстве 5 расположены опоры 9. Опоры 9 выполнены скользящими и поджаты внутренними поверхностями дисков 1. . Устройство работает, следующим образом. В обмотки возбуждения и :подмагничивания электромагнитов подаются соответственно переменный и постоянный токи. В результате взаимодействия пе ременных и постоянных магнитных поле создаваемых этими токами, верхний и нижний диски колеблются в противоJtia3e с частотой 0 , и отсюда усилия возникающие при колебаниях и приложенные к опоре в центре дисков, изме няются по следующему закону: для верхнего диска Fsintot, для нижнего диска Fsin(). Равнодействующая сил, приложенных к опоре .при колебаниях дисков, равна нулю, так как FQ РзтШ FsinCwt tir) 0. При колебаниях дисков узел изгибных колебаний располагается вдоль диаметра, где установлены опоры 9- В центре верхнего диска, где расположен испытуемый пьезоакселерометр 3 возникает изгибная деформация. При вращении поворотного устройства 5 с закрепленными на нем электромагнитами 6 и опорами 9 сколь жения направление плоскости изгибных колебаний также поворачивается и, ел довательно, поворачивается линия узла изгибных колебаний и направление действия деформации относительно покоящегося закрепленного пьезоакселерометра 3. За один оборот поворотног устройства 5 снимается диаграмма направленности КВДО. Вследствие того, что в каждый полупериод колебаний ус лия F, возникающие при изгибе дисков взаимно уравновешиваются, уровень па разитного ускорения в центре дисков не превышает 0,J i/c , и колебания дисков на основание не передаются. Так как опоры 9 поджаты с некоторым 76 усилием внутренними поверхностями дисков 1, образуя распорку между дисками , то колебания дисков в местах расположения опор отсутствуют, и устраняется паразитная составляющая деформации дисков. Вследствие указаных выше причин у предлагаемого устройства повышается точность, так как в 2-10 раз сни-. жается погрешность от паразитного ускорения в месте крепления исследуемого пьезоакселерометра, уровень паразитного ускорения в центре диска не превышает 0,1 м/с, на 15-20 снижается погрешность от наличия паразитных составляющих деформации. Кроме того, повьлиаются удобства в эксплуатации, так как в раз снижается требуемая масса основания, на котором крепятся диски, а также значительно уменьшается вибрация основания и создаваемый при этом шум, для монтажа устройства не требуется фундамент. .Вследствие отсутствия я потерь энергии и повышения добротности колебательной системы уменьшается потребляемая мощность. Формула изобретения Устройство для определения чувствительности пьезоакселерометров к деформации объекта, содержащее систему, создающую деформацию, выполненную в виде диска, с установленными в центре средствами крепления испытуемого пьезоакселерометра и поворотную систему с электромагнитами и опорами, установленными во взаимно перпендикулярном направлении, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и улучшения удобства эксплуатации, в систему, создающую деформацию, введен дополнительйый диск, идентичный первому и соединеннь1й с ним в центре перемычкой, электромагниты размещены симметрично относительно внутренних поверхностей дисков, а опоры выполнены скользящими и поджаты внутренними поверхностями дисков. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Голубев B.C., Генкин М.Д. Установка для определения деформации. Сб. Вибрационная техника ч. 1, М., , МДНТП, 1967. 2.Немсадзе Ш.А., Долаберидзе Г.Э. Определение коэффициента влияния де79019178

форкации на пьезоэлектрические бюллетень. № 3 WHcoxon Reslach, рительные преобразователи ускорения. USA. Измерительная техника, 197, f 53i Деформационная чувствитель- Авторское свидетельство СССР

ность акселерометров. - Технический s Н , кл. G 01 Р 15/08, 1975.

в

t/9.f

/хххх/////