Устройство для градуировки акселерометров

СОЮЗ СОВЕТСКИХК 44 ИВЛВЛЬепепРЕСПУБЛИК 09) (И) 4(51) б О 1 Р 21/Оо ГОСУДАРСТВЕНКЬЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВУ Р 4Н.Евграф лектротехничестемы для измен удара. СпраМашиностроение",етельство ССС15/00, 1968(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИАКСЕЛЕРОМЕТРОВ, содержащее блок ре гистрации, составной механическийволновод, включающий в себя основнойстержень и акустически связанный сним дополчительный стержень, имеющий на свободном торце посадочноеместо для градуируемого акселерометра, отличающеесятем, что, с целью расширения ббласти применения, в блок регистрацийвведен измеритель скорости отлетадополнительногб стержня, измерительплощади импульса и решающее устройство, один вход которого связанс выходом измерителя скорости отлета дополнительного стержня, а другойвход - с выходом измерителя площадивыходного импульса градуируемого37399 1однотипны),.а также одинаковые характеристики крепления (усилия затяга, характеристики приклейки и т.д.). Поэтому устройство не может обеспечивать достоверную градуировку для вновь создаваемых акселерометров,не имеющих аналогов по массо 10 20 25 30 35 40 45 50 В известном устройстве достаточная точность может быть обеспечена только в случае, если образцовый 55 и градуируемый акселерометры имеют одинаковые массогеометрические характеристики (в идеальном случае 1 11,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при градуировке акселерометров.Под градуировкой акселерометров понимается определение коэЯициента преобразования по напряжению, т.е. отношение величины электрического сигнала к величине ускорения,.вызывающего этот сигнал.Известно устройство, содержащее молот, соударяющийся с рабочим телом на свободном торце которого закреплен градуированный акселерометр. Измерительная часть содержит отооптическое устройство для контроля скорости соударения молота с рабочим телом, калиброванный по амплитуде генератор, запоминающий осциллограф и инструментальный микроскоп. Ударный торец рабочего тела покрываетсятонким слоем мастики и после соударения с помощью инструментального микроскопа измеряется диаметр отпечаткаоставленного сферическим торцом молота, По диаметру отпечатка теоретичесКи определяется пиковое значение создаваемого ускорения и к ,нему относят амплитуду электрического сигнала с акселерометра, измеренную на запоминающем осциллографе путем сравнения с калиброванной ЦУказанное устройство имеет ограниченное применение ввиду большой сложности и малой технологичности. В частности, трудностИ", связанные с воспроизводимостью слоя мастики, - точным измерением диаметра отпечатка, делают данное устройство малопригодным в условиях массовой градуировки, особенно, если нужно поддерживать достаточную точность,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для градуировки акселерометров, содержащее блок регистрации,составной механический волновод, включающий в себя основной стержень и акустически связанный с нии дополнительный стержень, имеющий на свободном торце посадочное место для градщруемого акселерометра 21 . геометрическим характеристикам. Кроме того, ограниченная площадь торца (в реальных устройствах г = 2535 мм) накладывает ограничения наразмеры акселерометров, так как различного рода краевые эЯекты вызывают недостоверность градуировки,поэтому оба акселерометра должнырасполагаться .на торце симметрично,на определенном удалении от краев.Эти недостатки ограничивают область применения устройства,Цель изобретения - расширениеобласти применения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для градуировки акселерометров, содержащее блок регистрации, составной механический волновод, включающий в себя основной стержень и акустически свя-. занный с ним дополнительный стержень, имеющий насвободном торце посадочное место для градуируемогоакселерометра, в блок регистрациивведен измеритель скорости отлетадополнительного стержня, измеритель площади импульса и решающее устройство, один вход которого связан свыходом измерителя скорости отлетадополнительного стержня, а другойвход - с выходом измерителя площади, выходного импульса градуируемого акселерометра.На Фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на Лиг. 2 - блок-схема измерителя скорости, вариант.Устройство содержит составной механический волновод, включающий в себя основной 1 и дополнительный 2 стержни, На свободном торце дополнительного стержня размещено посадочное место для градуируемого акселерометра 3, а по свободному торцу основного стержня наносится удар бойком 4. Блок регистрации включает в себя измеритель 5 скорости отлета 5 дополнительного стержня, измеритель площади импульса б и решающее устройство 7.Измеритель площади импульса б может быть выполнен одним из из3вестных способов, например, в виде цифрового интегратора с памятью, Запуск интегратора может быть произведен, например, от пьезоэлемента,размещенного на основном стержне формирователя и распределителя (цепь синхронизации не показана).Измеритель 5 (Фиг. 2) содержит два источника света 8, Фотоприемники 9 и 10, формирователи импульсов 1 О 11 и 12, измеритель временных интервалов 13. В исходном состоянии дополнительный стержень перекрывает доступ света к фотоприемникам 9 и 10; при отлете они поочередно засвечи ваются и формирователи 11 и 12 вырабатывают импульсы запуска и остановки измерителя 13, обеспечивая измерение времени пролета 1 о. Фиксированного расстояниямежду фотооприемниками.Решающее устройство 7 может быть выполнено в виде делителя или пере- множителя цифровых кодов,в завиеимости от исполнения измерителя ско рости 5. Его запуск производится от той же цепи синхронизации, что измерителя площади 6 с задержкой так, чтобы значения 5 и У были уже определены (полагается, что тактовые генераторы входят в состав соответ,ствующих устройств 6 и 7)Принцип градуировки с помощью ,предлагаемого устройства основан на следующем.Составной механический волновод обеспечивает воспроизведение одиночной положительной полуволны ускорения.Временной закон изменения ускорения ай) выражается как40 1137399(5) 5 п Ч, а В этом случае где а - пиковое значение ускорения,61) - безразмерная-Функция, описывающая форму кривой.. Скорость отлета 1 о, набранная дополнительным стержнем по окончанию воздействия ускорения, т.е. в момент отрыва, будет равна 50 б 1а.: Овеличина.С выхода решающего устройства 7информация может подаваться на любое устройство отображения, сопрягакщееся с цифровой техникой (устройства 55 сопряжения и отображения не показаны) .Таким образом, производится градуировка акселерометра,(2) где ь - длительность воздействия ускорения. 4Электрический сигнал с градуируемого акселерометра представляет собой импульс напряжения: оц-вИ,где 0 п - амплитуда импульса11- та же Функция,что и в уравнении (1), так как сигналс акселерометра повторяетзакон изменения ускорения.Площадь импульса напряжения б выразится какЛСБ 08 й-Оп 1 Ццй . (4)о оДеля (4) на (2) имеем где 1 о - искомый коэффициент преобразования по напряжениюградуируемого акселеромет-ра, т.е. результат градуи ровки.При аппаратурном интегрировании с помощью измерителя 6 нет необходи" мости знать величину ь верхнего прелдела интегрирования.для вычисления площади, а достаточно задать время интегрирования больше, чем ь , котол рое может быть предварительно измерено для данных условий соударения и не зависит от скорости соударения. Цифровые значения б и 1 о подаются на входы решающего устройства 7, которое реализует операцию 5 . Если"о скорость. измеряется с помощью измерителя временных интервалов , тоЧофо1137399 атент",л, Проектная, 4 алжго Яа Я Преддагаемое устройство позволяет градуировать все акселерометры без наличия образцовых типов. При этом акселерометр может быть расположен прямо в центре торца, что исключает влияние краевых эффектов. Предлагаемое устройство характеризуется прас" тотой конструкции и обслуживания, воэможностью автоматизации процесса. Отсутствие образцового акселерометра дает практически, всем предприя-. тики возможность собственной градуи ровки, ато существенно в области высоких ускореньЯ, так как номенклату-, раи количество образцовых акселерометров в этой области в нашей стране очень ограничено.За.базовый объект принимается установка для градуировки акселеромет ров 12 ИУЭ/001, производимая на Майском заводе электровакуумного ,машиностроения. Стоимость предлагаемого объектазначительно ниже, чем у базового.В.предлагаемом объекте в отличие отбазового нет влияния точного выдержи 5 вания начальных условий, так как величина воспроизводимого ударного ускорения не .влияет на результат (в базовом объекте сравнивается величи.на задаваемого ускорения и амплитуда сигнала с акселерометра) .Предлагаемый объект значительнопроще в эксплуатации и не содержит узлов с повьппенныии требованиями к технике безопасности, а базовый объект, являясь электродинамической установкой, содержит блок высоковольтных конденсаторов.Предлагаемый объект может бытьизготовлен силами практически любого 20 предприятия, занимающегося ударнымииспытаниями, так как отличается простой конструкцией. ВНИИПИ Заказ 10515/33Тираж 898 Подписное