Устройство для определения характеристик преобразователей ударных ускорений Советский патент 1983 года по МПК G01P21/00 G01M7/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ УДАРНЫХ УСКОРЕНИЙ Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для проверки и град ировки преобразователей ударных ускорений с определением их круговых ;а1иаграмм. дефор- мационной чувствителыгости, необходимых для определения перетрузок по результатам испытаний реальных объектов на воздействие пространственных ударных ускорений. Известно устройство, в котором при испытании объектов на воздействие ударных уско рений для определения перегрузок по результатам испытаний применяют пьезоэлектрические преобразователи (датчики) ударных ускорений 1. Однако эти датчики помимо реакции на ускорение реагируют также и на деформацию объекта, на котором они установлены, что зачастую cjouecTseHHo увеличивает погрешность измерения ударных ускорений. Известно устройство для снятия диаграммы направленности пьезопреобразователя ударного ускорения, содержащее молот, наковальню в виде жестко закрепленного цилиндра с отверстием для установки пьезопреобразователя в ее центре симметрии 2, Изменение направления ударного импульса по отношению к датчику производится поворотом молота вокруг вертикальной оси Наковальни, перпендикулярной направлению удара. На преобразователь, кроме ударной деформации, воздей ствует поперечное ударное ускорение вследствие чего точность определения КДЦЧ, будет чрезвычайно низка. Кроме того, конструкция устройства весьма громоздка. Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее возбуди- . тель ударной нагрузки, платформу, на которой установлен с возможностью поворота в ее полости имитатор объекта с закрепленным на нем .преобразователем, ось которого перпендикулярна оси возбудителя (3J. Известное устройство обладает компактностью конструкции и более широкими функщюнальными возможностями. Однако в известном устройстве точность получения КДЦЧ также недостаточно высока. 399 Целью изобретения является повышение точности определения круговых диаграмм деформациониой чувствительности преобразователей в ударном режиме, Цель достигается тем, что в устройстве имитатор объекта выполнен в виде симметри ного относительно диаметральной плоскости шарового слоя и установлен с поджатием его боковой поверхности к внутренней поверхности полости платформы в точке, диаме рально противоположной точке приложения нагрузки, при этом масса платформы относит ся к жесткости имитатора как 2-10- / / 0,08-10- , где m - масса платформы, кг; с - жесткость имитатора объекта,На фиг. 1 изображена конструкция устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Устройство содержит возбудитель Г нагрузки, подвижную платформу 2, имитатор 3 объекта, выполненный в виде шарового слоя, симметричного относительно диаметральной плоскости, на котором закреплен исследуемый преобразователь 4. Ориентация имитатора 3 объекта в полости платформы 2 осуществляетсд поворотным устройством 5. Винты 6 закрепляют имитатор в полости платформы. Передача ударного усилия от возбудителя 1 к имитатору 3 объекта осуществляется с помощью подпружиненного бойка 7. Иксатор 8 и огра 1ичитель 9 служат для предотвращения повторных соударений. Устройство работает следующим образом. Исследуемый преобразователь 4 ударных ускорений закрепляется на имитаторе 3, посл чего последний устанавливается в полости платформы 2. Для того, чтобы выбрать установочные зазоры и, тем самым устранить нежелательный дребезг с помощью винтов 6а и 66 производится закрепление имитатора объекта. Для этого сначала затягиваются винты 6а, которые конической поверхностью головки прижимают имитатор как к основанию 10 полости платформы, так и к .ее ударной поверхности 11. Винты 6 прижимают диск к основанию полости платформь (фиг. 2). Благодаря тому, что боковая поверхность имитатора 3 объекта выполнена в виде шарового пояса, а цилиндрическая полость платформы вьтолнена большего радиуса, чем максимальный радиус симметричного шарового слоя, обеспечивается точ ный контакт боковой поверхности имитатора объекта с упорной поверхностью полости плат формы, а также самоцентровка имитатора объекта при начальной установке. Последнее значительно снижает величину дребезга. Возбудитель 1 нагрузки (молот) разгоняется до требуемой скорости и своей плоской поверхностью соударяется с бойком 7. Усилие от бойка передается боковой поверхности имитаtopa 3 объекта, в котором формируется нормированный импульс ударной деформации. Благодаря выбранному соотношению между жесткостью диска и массой платформы, кинетическая энергия возбудителя нагрузки расходуется на создание деформации в объекте. Реакция преобразователя 4 на ударную деформацию определяется с помощью соответствующих электроизмерительных приборов. Винты 6 раскручивают, поворотным устройством 5 захватывают имитатор 3 обьекта совместно с преобразователем 4 и устанавливают их в другом положении по отношению к направлению ударного возбуждения. В дальнейшем все операции повторяются и таким образом определяются КДЦЧ преобразователя. Нормированное, значение импульса деформации, достигается за счет определенной скорости соударения молота, а величина длительности импульса задается жесткостью его соударяющейся поверхности. Для удовлетворительной точности работы устройства необходимо, чтобы величина /х была больще некоторого определенного уровня ( - деформация; Ха. - поперечное ускорение), .Работа устройства считается удовлетворительной в случае, если сигнал на выходе исследуемого преобразователя, возникающий за счет его деформационной чувствительности на порядок выше сигнала за счет его поперечной чувствительности 6 при воздействии поперечного ускорения Х2, т. е. 6 7, 10е Xj/lOO, где - выражается в % (1). В настоящее время уровень развития техники измерений ударных ускорений с помощью пьезоэлектрических датчиков можно охарактеризовать следующими типичными величинами 5%, I d 15 мм, где dp - диаметр (наибольший размер) основания . преобразователя. Следовательно, из конструктивных соображейий типичной нормой на размер имитатора d является d 50 мм. Таким образом из (1) следует: -L-, Of У,, x/ -f-r -Принимая во внимание, что для рассматриваемой механической системы справедливо соотношение d Е (где с жесткость диска, m - масса платформы) можно записать: 7/ 1,7-10-d 1,7-10--50-10- :0,08-10-(2) Полученное условие показывает, что в общем случае ограничение надо накладывать на отношение массы платформы к жесткости 11митатора. Таким образом, для удовлетворительно работы устройства необходимо, чтобы отноше ние массы платформы к жесткости имитатор бьшо ие менее 0,08- . Однако, чрезмерно увеличивать массу платформы .и уменьшать жесткость имитатора, не имеет смысла. Деист вительно, при выполнении условия (2) може наступить такой момент, когда сформированное поперечное ускорение будет определяться только ускорением центра имитатора за счет его деформации (случай когда диск упираетс в бесконечно массивное и жесткое тело). Перемещение центра диска в этом случае можно записать как; , Представив импульс деформации, как полуволну синусоидального сигнала длительностью t ;х. 1 мс, можно оценить величину ускорения центра диска ..max о Т . . Так как нельзя для диска получить ускорение меньше, чем , то на соотношение -у- целесообразно наложить и ограничение 2 сверху -e., или с учетом (3 Х2 - v 2-10Таким образом, целесообразное соотноше - ние массы платформы и жесткости диска в настояшее время (определяется типичными характеристиками испольэурмых датчиков) имеет диапазон 2-10- 7/ , 0,08-1(Г Использование изобретения позволяет обеспечить получение КДДЧ преобразователей ударных ускорений при ударном режиме возбуждения и одном и том же закреплении. Это позволяет сделать обоснованный выбор требуемого типа преобразователя, что в среднем в 2-3 раза уменьшает составляющую погрешность измерения ударных ускорений за счет деформации обьекта испьггания, а, следовательно, увеличивает надежность оценки прочности исследуемой конструкции. Кроме того, предложенное устройство при необходимости может работать как испытательный стенд, а также с помощью его можно определять и другие характеристики преобразователей (например, диаграммы направленности) . Форм у л а и 3 о б р е т е н и я Устройство для определения характеристик преобразователей ударных ускорений, содержащее возбудитель ударной нагрузки, платформу, на которой установлен с возможностью .поворота в ее полости имитатор объекта с закрепленным на нем преобразователем, ось которого перпендикулярна оси возбудителя, отличающееся тем, что, с целью повышения ТОЧ1ГОСТИ определения круговых диаграмм деформационной чувствительности преобразователей, в нем имитатор объекта выполнен в ваде симметричного относительно диаметральной плоскости шарового слоя и установлен с поджатием его боковой поверхности ;К внутренней . поверхности полости платформы в точке, диаметрально противоположной точке приложения нагрузки, при этом масса платформы относится к жесткости имитатора объекта, как 2-10- , f- , 0,08-10-, где m - масса платформаы, кг;ц с - жесткость имитатора объекта, . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 513313, кл. G 01 Р 21/00, 1974. 2.Авторское.свидетельство СССР № 619864, кл. G 01 Р 21/00, 1976. 3.Авторское свидетельство СССР 1У 684365, л. .G 01 Р 21/00, 1975 (прототип).