Способ определения динамической характеристики акселерометров с минимально-фазовыми характеристиками

(51) 5 К льский инсти уесо 1 Ь - 10 п - . о)0де ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР РСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЧ ЕСКОЙ ХАРАКТЕ РМЕТРОВ С МИНИМХАРАКТЕРИСТИКАМ жаков и А,Н.Цапулин пз Веоаееп АпепцатопАтрНег )ездп. Ве о, ох Р,Р, 42.1 - 434. ельство СССР 21/00, 1986, ЕЛЕНИЯ ДИНАМИИСТИКИ АКСЕЛЕРОАЛЬНО-ФАЗОВЫМИ И Изобретение относится к технологии изготовления акселерометров с минимально-фазовыми характеристиками и может быть использовано при определении их динамической характеристики (ДХ).Известен способ определения фазочастотной характеристики (ФЧХ) электронных усилителей путем замера амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя с последующим ее пересчетом в ФЧХ по формулеИ Предлагаемый способ характеризуется ожностью замера АЧХ акселерометра в ираком диапазонечастот и при больших(57) Использование: приборостроение, технология изготовления акселерометров с минимально-фазовыми характеристиками и их поверка. Сущность изобретения: чувствительный элемент испытуемого акселерометра 2 поочередно возбуждает на разных частотах. Одна частота равна резонансной. Другая частота равна граничному значению рабочего диапазона измеряемых частот, Измеряют фазовый сдвиг на этих частотах, О динамической хара ктеристике акселерометра 2 судят по его динамической чувствительности на фиксированных частотах, Динамическую чувствительность определяют из соотношения измеренных параметров, 1 ил. величинах амплитуд ускорения с высокои точностью, сложностью оценки погрешности ДХ акселерометра через АЧХ,замеренную в ограниченном диапазоне частот.Известен способ определения ДХ акселерометра с жидкостным демпфером, включающий определение коэффициента передачи первичного преобразователя на фиксированных частотах при фиксированных температурах, в котором с целью упрощения контроля ДХ и расширения диапазона контролируемых параметров, предварительно определяют массу ЧЭ, собственную частоту его колебаний, конструк тивную постоянную акселерометра и функцию температурной зависимости вязкости демпфирующей жидкости, после этого охлаждают акселерометр до температуры, равной нижнему пределу рабочего диапазона температур акселерометра, а затем поочередно возбуждают акселерометр на фиксированных частотах, измеряют коэффициенты преобразования ЧЭ на каждой частоте, сравнивают их с расчетными и по результатам сравнения судят о динамической характеристике акселерометра во всем рабочем диапазоне температур,Этот способ характеризуется большой трудоемкостью, обусловленной необходимостью замера массы инерционного элемента, что для некоторых конструкций, например микроэлектронных, произвести трудно,Цель изобретения - повышение точности контроля ДХ и его упрощение,Цель достигается тем, что поочередно возбуждают ЧЭ на цастоте, равной резонан 10 15 сной,и частоте, равной граничному значению рабочего диапазона измеряемых частот, измеряют фазовый сдвиг на этих частотах, а о 20 ДХ акселерометра судят по его динамическойчувствительности на фиксированных частотах, определяемой по формуле 25(др 1 Ч,Р 3 г г Я Рр г 3 Рр дг ф г"гСаар где вр - резонансная частота;й. - граничное значение рабочего диапазона частот; 35вр - сдвиг фазы на резонансной частоте;р. - сдвиг фазы награнйчной частотерабочего диапазона частот;а - фиксированная частота,В предложенном способе для проверки 40минймальной фазовости акселерометровдополнительно измеряют его динамиче-,скую чувствительность на резонансной час тоте и частоте, равной граничному значениючастоты рабочего диапазона, сравнивают измеренные значения динамической чувствительности с расчетными, определеннымичерез фазовые сдвиги на названнь 1 х частотах, и по вели ю",не их отклонений от нормы,например 5 оь, судят о минимальной фазовости акселерометра.Реализация заявляемого способа может осуществляться с помощью устройства,изображенного на фиг.1. В состав устройствавходят; вибрационный стенд 1, генератор синусоидальных колебаний 7, измеритель сдвига фазы 4 колебаний выходного сигналаиспытуемого акселерометра 2 относительновыходного сигналаконтрольного датчика 3,установленного нв столе вибростенда 1. Функционируют устройство известным образом. Вибростенд возбуждают на фиксированных частотах с помощью генератора 7, Измерительные приборы (вольтметры) измеряют выходные сигналы акселерометра 2 и контрольного датчика 3. Прибор 4 измеряет ФЧХ испытуемого акселерометра,Согласно заявляемому способу акселерометр 2 возбуждают на резонансной частоте акселерометра, что контролируют по наибольшему значению амплитуды выходного сигнала прибора 2 при изменении частоты возбуждения, Измеряют АЧХ и ФЧХ акселерометра на резонансной частоте. Затем возбуждают акселерометр на частоте, равной грани,ному значению рабочего диапазона частот акселерометра. Измеряют АЧХ и ФЧХ акселерометра на этой частоте, Фиксируют значения АЧХ и ФЧХ испытуемого акселерометра на указанных частотах.Конт-.олируют наличие свойства минимальной фазовости акселерометра. Для этого вычисляют АЧХ акселерометра, используя замеры его ФЧХ на названных частотах по формуле (2), сравнивают вычисленные значения АЧХ с измеренными, если разница не превышает 5 ото акселерометр считают обладающим свойством минимальной фазовости,В этом случае его ДХ определяют с учетом измеренных значений ФЧХ по формуле(2),Теоретическое обоснование заявляемого способа основано на предположении допустимости представления ДХ акселерометра уравнением:тпх+ Ох+ сх = Ф(т), (3)здесь в, О, с - соответственно масса ЧЭ акселерометра, коэффициент демпфирования и жесткость акселерометра,Ф (т) - измеряемое воздействие, При стандартных обозначенияхаъ = - собственная частота коП 1баний подвеса акселерометра;О4 = д -- степень успокоения колебаний инерциОнного элемента акселерометра.АЧХ и ФЧХ акселерометра приобретает вид(4), получают ветра через фанала: ав Подставив (14) и (15)ние АЧХ акселеромсдвиги выходного си ражезовые ( Ур( УгЧ Ур% чц чр Уг Еф Ур ФФЧХ на частот вна(10) предлагается опра с минимальноками, используя ных характерных из (5) и используя бственной частот сюда для стра будет ы акселеро 2),1 щ -и 0 о = 42 С учетом этого ения колебани как ЯД ц - яформула для стй акселеромет и успоко- апишетсяЧ У 21 руется с вы 1 ДХак елерометров форминансом,т.е.при( льзовать при опр е для акселероме а и резонансную ния (9) получится а р - резонансн в г - граничноеона; р р - сдвиг фаз ая частота;значение рабочего ен-- Это позво. 5еделении ДХров частоты:вр . Поэтому ляет испохарактернграничнуюиз выраже езонансной часто те 7(5)сд. ас 1 - --я 2УаДинамическая. чувствительность акселерометра на резонансной частоте определена из (4) условием: 5 5(У )= -7 Г=ГФазовый сдвиг р р выходного сигна частоте в р, равной резонанснойвр =юо Й - 2,оВ заявленном способе ределять ДХ акселеромет фазовыми характеристи ФЧХ на двух фиксирован частотах а 1 и а, Исходя условие Ч, УА 1 Ч,-У Ча ( У,-- УУ,Ц,-У У,5 заменяя в формуле (12) в 1 =ар, Юг =в, с учетом (14) окончательно получают Поскольку измерения ФЧХ для акселерометров с жидкостным демпфером можно осуществить с большей точностью в рабочем диапазоне частот по сравнению с замерами его АЧХ, то заявляемый способ обладает не только меньшей трудоемкостью, но и большей точностью по сравнению с известными решениями.Формула изобретения Способ определения динамической характеристики акселерометров с минимально-фазовыми характеристиками, заключающийся в поочередном возбуждении его чувствительного элемента на фиксированных частотах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля и его упрощения, чувствительный элемент акселерометра возбуждают на частоте, равной резонансной, и частоте, равной граничному значению рабочего диапазона измеряемых частот, измеряют фазовый сдвиг на этих частотах, а о динамической характеристике акселерометра судят по его динамической чувствительности Я( й) на фиксированных частотах, определяемой по формуле8 1748074 р - сдвиг фазы на граничной частотерабочего диапазона частот; оя - фиксированная частота,Составитель В,КостинРедактор Н.Горват Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий и ГКНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,Заказ 2502 ВНИИПИ Госу Тираж Подписно венного комитета по изобретениям и откры 113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., 4/5