Устройство для измерения линейного ускорения

, р1 ИО 1 ."аА БРЕТЕНИЯ вибрационных испытаниях изделий, Цель изобретения - повышение точности измерения линейного ускорения, упрощение измерительного устройства путем исключения подбора и совмещения в одном корпусе двух чувствительных пьезоэлементов с идентичными диаграммами направленности поперечной чувствительности. Это достигается тем, что в устройстве используются два пъезочувствительных элемента - измерительный и компенсирующий, в качестве которых применяются серийно выпускаемые однотипные акселерометры с гарантированными метрологическими характеристиками. Компенсация поперечной составляющей чувствительности измерительного акселерометра достигается за счет установки компенсирующего акселерометра таким образом, что направление оси его продольной чувствительности совпадает с направлением оси поперечной составляющей ускорения. 1 з,п.ф-лы, 1 ил,(21) 4673864/10(56) Авторское свидетельство СССРМ 373626, кл. 6 01 Р 15/09, 1971,Авторское свидетельство СССРМ 150714, кл. 0 01 Р 15/09, 1962,Я ометри ия с по леромет ано пр одном корпусе дву лементов с, иденти правленности попе На.чертеже из устройство. На чертеже пр начения: ИИ - испытуем корение А которог Д 1- измерител Дг - компенси Атт - аттен юат БВ - блок вычисится к вибром го ускорения и ского акселеро его точности и раэитной попе ожет быть испнейных ускор ционных испь етрии, ри по- метра, осредречной ользоений, в таниях етения является иерения линейногозмерительного устря подбора и совмещ вышес кореойства ения в ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ1 РИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНЕЙНОГО УСКОРЕНИЯ57) Изобретение относится к вибдля измерения линейного ускоремощью пьезоэлектрических аксеров и может быть использов Изобретение отно к измерению линейно мощи пъезоэлектриче а точнее к повышению ством компенсации па чувствительности, и м вано для измерения ли частности, при вибра иэделий.Целью изобр ние точности изм ния, упрощение и путем исключени х чувствительных пьезоэчными диаграммами наречной чувствительности, ображено предлагаемое иняты следующие обоз-, - аое изделие, линейное уса должно быть измерено;ьный акселерометр,рующий акселерометр;ор;тания.) 455055 Условием компенсации поперечной чувствительности акселерометра Д 1 является равенство нулю ( а 1 К 1 - К 2 ), что можно достигнуть введя такой нормирующий множитель К, при котором соблюдается равенК 1 СтвО - а 1 К 1 - КК 2=0,т,е. К= а 1К 2Принимая для простоты характеристики обоих акселерометров близкими друг к другу, т,е. К 1 К 2, получаем Ка 1, т.е, нормирующий множитель напряжения компен сационного акселерометра должен быть равен (или близок) к относительному коэфПри этом выход измерительного акселерометра Д 1 соединен с первым входом блока вычитания БВ, Выход компенсирующегоакселерометра Дг соединен с входом аттенюатора Атт, выход которого соединен свторым входом блока вычитания,Устройство работает следующим образом.Акселерометр Д 1 - измерительный, направляют по измеряемому ускорению (пооси Е), акселерометр Д 2 - компенсирующий, однотипный с измерительным, устанавливают перпендикулярно измерительномутак, чтобы направление продольной чувствительности компенсирующего акселерометраДг совпадало с направлением поперечнойчувствительности измерительного акселерометра Д 1(по оси Х) и поперечной составляющей ускорения.При этом направление поперечной чувствительности компенсирующего акселерометра Дг совпадает с направлениемпродольной чувствительности измерительного акселерометра Д 1 (по оси е),Покажем, что в предлагаемом устройстве компенсация поперечной чувствительности измерительного акселерометра, аследовательно, повышение точности могубыть достигнуты без подбора акселерометров с идентичными характеристиками,Примем продольные чувствительност(по основным осям) акселерометров Д 1 и Дравными соответственно К 1 и К 2, а поперечные относительно продольных а 1 и аг, т,еа 1 К 1 и аг Кг соответственно.Тогда при составляющих ускорениобьекта по осям Е и Х, равных Аг и Ахвыходные сигналы (напряжения) акселерометров равныОд 1 =АуК 1 +Ахй 1 К 1Одг = Ак аг Кг + Ах Кг .ВычитаЯ напРЯжение Одг из Од 1, полУчаемод 1 - одг = ду ( к - а 2 кг ) + дх( а 1 к 1 - кг фициенту а 1 поперечной чувствительностиизмерительного акселерометра Д 1.Выходное напряжение акселерометраД 2, умноженное на нормирующий множитель К -а 1 (т.е, снятое с аттенюатора Атт),вычитается иэ напряжения акселерометраД 1,Разностное (выходное) напряжениеО равноОвых = Од 1 - КОдг = Аг К 1+ Ах а 1 К 1 -- А 22 с 1 -К 2 - Ах К 2 и 1К 1 К 1К 2 К 2=Ау К 1 (1 - а 1 аг)илиокончательно Оных= = Ак К 1(1 - а 1 Ж )Следовательно, выходное разностноенапряжение двух акселерометров - иэмери. тельного и компенсирующего - не содержитсоставляющей, определяемой поперечной чувствительностью(ускорением по поперечной оси Х). При этом чувствительность акселерометра по продольной оси уменьшается на относительную величину а 1 аг,Обычно относительная поперечная чувствительность акселерометров составляет величину, равную нескольким процентам от продольной чувствительности. Так, для акселерометров фирмы Брюль и Къер она не превышает 4%, При а 1 я аг =4% (0,04), получаем а 1 аг г 0,04 = 0,0016 = 0,16%, т,е. введение компенсирующего акселерометра вносит в показания измерительного пренебрежимо малую погрешность измерения по продольной оси,Таким образом, использование предлагаемого устройства для измерения линейно,го ускорения с дополнительным, компенсирующим акселерометром, размещаемым рядом с основным измерительным таким образом, что ось его продольной чувствительности перпендикулярна оси продольной чувствительности основного акселерометра при соответствующем выборе нормирующего множителя (реализуемого аттенюатором) для выходного напряжения компенсирующего акселерометра, по сравнению с прототипом позволяет скомпенсировать чувствительность основного акселерометра и тем самым повысить точность измерения продольной (основной) составляющей ускорения обьекта (изделия),Формула изобретения1, Устройство для измерения линейного ускорения, содержащее два чувствительных1649457 Составитель Т,МакараТехред М,Моргентал ректор И,Муска ктор Н,Швыдкая Заказ 1519 ВНИИПИ Го 361 Подписноемитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР сква, Ж, Раушская наб 4/5 Тир твенного 113035, оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения настройки, в него введены блок вычитания и аттенюатор, а чувствительные элементы - однотипные акселерометры - установлены так, что направление оси продольной чувствительности первого акселерометра совпадает с направлением оси максимальной поперечной чувствительности второго акселерометра, причем выход второго акселерометра и выход первого акселерометра через аттюнюатор подключены к входам блока вычитания.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что коэффициент передачи аттенюатора равен произведению относительно максимального значения поперечной чувствительности второго акселерометра на отношение продольных чувствительностей 10 второго и первого акселерометров.