Устройство для измерения ускорения Советский патент 1983 года по МПК G01P15/93 

(5А) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ

Изобретение относится к приборостро ению, в частности к средствам для иэ .мерения ускорения движущихся объектов . Известно устройство для измерения ускорения, содержащее корпус, инерционную массу в виде магнитного сердечника и катушку. При измерении скорости движения тела происходит смещение инерционной массы относительно сердечника, при этом в катушке наводится электрический импульс, амплитуда которого пропорциональна ускорению. После прохождения инерционной массы внутрь сердечника процесс измерения заканчивается 1 . Недостатком устройства является зависимость времени регистрации ускорения от длины магнита. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения ускорения. содержащее корпус с укрепленным на нем носителем информации с токопро водящей направляющей, на которой расположена инерционная масса с установленным на ней импульсным источником света, генератор импульсов выход которого соединен с направляющейу и тороидальный трансформатор, обмотка которого размещена на инерционной массе и подключена к импульсному источнику света 2. Недостатком известног устройства является зависимость времени регистрации и диапазона измеряемых ускорений от длины участка перемещения инерционной массы. Например, при линейном законе нарастания ускорения A(t) AU). И) где Af, - максимальное значение ускорения;Т, - длительность импульса уско реиия; t - текущее время. время регистрации (tp) ускорений ус ройством будет равно 16 у-Ти где L - длина устройства (участок перемещения инерционной ма сы) . Из формулы видно, что для увеличения времени регистрации, например в 3 раза длину устройства необходимо увеличить в 27 раз при прочих ра ных условиях. Из предыдущей формулы вытекает 6 - L Ти ИЗ этого слудет ,что при фиксированном знамении времени регистрации tp для увеличения диапазона измерения у корений (О...АП), например ,в 3 раза требуется увеличить в 3 раза длину устройства. Таким образом, в предлагаемом устройстве увеличение времени регистрации и диапазона измеряемых ускорений требует значительного уве личения габаритов ( длины устройства что в большинстве случаев неприемлемо. Цель изобретения - увеличение вре мени регистрации и диапазона измеряемых ускорений. Указанная цель,достигается тем, что в устройство для измерения уско рения введены по крайней мере одна дополнительная инерционная масса и элемент фиксации масс, а направляющая установлена с возможностью вращения. Элемент фиксации выполнен в виде продольных выступов на направляющей и взаимодействующих с ними пазов в посадочных отверстиях инерционных масс, при этом поверхность удаленно го от инерционных масс конца одного из выступов выполнено винтовой. На фиг. 1 схематично показано . предлагаемое устройство; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 с чение Б-Б на фиг.1: на фиг. - сечение В-В на фиг.1. Устройство состоит из корпуса 1, жестко закрепленного на испытуемом объекте (не показан), токопроводящей направляющей 2, выполненной в виде штока, закрепленного на торцовых неметаллических крышках 3 с поМОЩЬЮ подшипников 4, обеспечивающих направляющей 2 возможность вращения. На направляющей 2 установлены инерционные массы ,на которых расположены тороидальные трансформаторы с обмотками 8 и светодиодами 9. К кон цам направляющей 2, являющейся первичной обмоткой трансформатора, подключен генератор 10 импульсов. Вдоль корпуса 1 расположена фотопленка 11. Инерционные массы в посадочных отверстиях имеют пазы 12-Т соответственно, а направляющая 2 - выступы 15 и 16. На конце выступа 15, удаленном от инерционных масс выполнен .винтовой участок 17. Для предотвращения отскока масс из крайнего правого положения в корпусе 1 размещены подпружиненные собачки 18 (пружины не показаны). Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии инерционные массы находятся в крайнем левом положении, причем положение масс 6 и 7 фиксируется с помощью выступов 15 и 16, для чего пазы 13 и 1 в них выполнены ступенчатыми и имеют сквозной и глухой участки, последние служат для фиксации масс 6 и 7. В момент воздействия на объект внешней силы масса 5 начинает движение относительно корпуса 1. Массы 6 и 7 в это время движутся совместно с корпусом 1. На светодиоды 9 через трансформатор, образованный обмоткой 8 и направляющей 2, от генератора 10 подаются импульсы тока стабильной частоты. На фотопленке 11 фиксируются точки. При достижении массой 5 конечного участка записи (крайнее правое положение) масса 5 взаимодействует пазом 12 с винтовым участком выступа 15 на направляющей 2, вызывая поворот направляющей 2 вокруг своей оси на некоторый угол, например 5 10°. Обратный отскок массы 5 предотвращается подпружиненными собачками 18. В силу того, что осуществился поворот направляющей 2 на некоторый угол, выступ 15 оказался против сквозного участка паза 13, выполненного в массе 6. В результате этого масса 6 получает возможность свободного перемещения относительнр корпуса 1 под действием сил инерции. Поскольку на светодиод 9 массы b поступают электрические импульсы стабильной частоты от генератора 10, на пленке 11 фиксируются точки. Далее процесс работы устройства повторяется. Для того, чтобы точки, фиксирующие движение масс , не накладывались друг на друга, траектории светодиодов 9 смещены относительно друг друга. Измеряя (после проявления пленки расстояние между соседними точками и зная частоты импульсов, можно определить движения масс 5-7 и их ускорения. Импульс ускорения объекта будет состоять из трех участков, следующи друг за другом: первый участок полу чается при расшифровке результатов гистрации движения массы 5 второй участок - массы 6, третий - массы 7 Регистрация движения масс может осуществляться и другими метода например с помощью электроконтактов и осциллографа. Общим временем регйстрации ускорения объекта являетс сумма времен поочередных движений масс . В силу того, что предлагаемое устройство обеспечивает поочередное движение нескольких инерпдионных масс, время регистрации tp6 дет равно, например для линейного з кона нарастания ускорения (1 ), 6 -Ly- Tt, где п - число инерционных масс. Видно, что при прочих равных усл виях время регистрации ускорений предлагаемым устройством в п раз больше, чем в противопоставленном. Увеличение диапазона измерений ускорений предлагаемым устройством объясняется следующим образом. Так как любая инерционная масса обеспечивает измерение ускорений в диапазоне О...А,(см. 3), то несколько (п) инерционных масс в силу $6 независимости их движений обеспечат измерение ускорений в диапазоне. 0...п.А п Поставленная цель достигается практически без увеличения габаритов (длины устройства по сравнению с про тивопоставленным, так как размеры (длина) дополнительных инерционных масс незначительны по отношению к габаритам устройства (1...2-10 м). формула изобретения 1.Устройство для измерения ускорения, содержащее корпус с укрепленным на нем носителем с токопроводящей направляющей, на которой расположена инерционная масса с установленным на ней импульсным источником света, генератор импульсов, выход которого соединен с направляющей, и тороидальный трансформатор, обмотка которого размещена на инерционной массе и подключена к импульсному источнику света, отличающееся тем, что, с целью увеличения времени регистрации и диапазона измеряемых ускорений, в него введены по крайней мере - одна дополнительная инерционнай масса и элемент фиксации масс, а направляющая установлена с возможностью вращения. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что элемент фиксации выполнен в виде продольных выступов на направляющей и взаимодейст- вующих с ними пазов в посадочных отверстиях инерционных масс, при этом поверхность удаленного от инерционных масс конца одного из выступов выполнена винтовой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № , кл. G 01 Р 15/08, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР V , кл. G 01 Р, 15/08, 1975 (прототип).