Устройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра

Союз СоветскихСоцмалистичвскихРеслублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ п 1699438(51) М. Кл.01 Р 21 асударственный комитет СССР но делам нзооретений н отнрытиЙ(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО .ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИ УДАРНОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА Изобретение касается измерительнои техники и может быть использовано для динамической градуировки ударных пьезоэлектрических акселерометров.Известно устройство для градуировки импульсного акселерометра, содержащее стенд, платформа которого с закрепленным градуируемым акселерометром размещена в направляющей трубе с тормозными элементами, установленными на основании стенда, светочувствительный осциллограф, усилитель, генератор частоты и контактное устройство в виде пластин из фольги, находящихся на известном расстоянии друг от друга в направляющей трубе. Это устройство позволяет записать осциллограмму ускорения, а также определить время прохождения платформой известного расстояния между пластинами контактного устройства 11.Однако оно не позволяет непосредственно осу шествлять градуировку пьезоэлектрического акселерометра, которая производится после расшифровки осциллограммы, на которой нанесены кривая ускорения и метки времени, определения скорости соударения платформы по известному расстоянию между пластинами контактного устройства и времени прохождения его расстояния. Кроме этого, это устройство имеет недостаточную точность в определении скорости соударения, плошали пол кривой скорения, масштабных коэффициентов, которые вычисляются по записанным осциллограммам.Наиболее близким по технической сущности и предложенному является устройст во для динамической гралуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра, содержащее стенд для задания ударного импульса и акселерометр, выход которого соединен с входом усилителя, и систему обработки 5информации, обеспечивающее определение формы и длительности ударного импульса, а также скорости соударения по известному расстоянию. Скорость наковальни и градуируемого акселерометра определяется по формуле Ъ=- , гле Ь 5 - расстояние 2 О между чувствительными элементами оптического датчика; Ы - временной интервал между срабатываниями чувствительных элементов, а площадь пол кривой ус1 В 35 21 2 ао а 5 0 5 корения ударного импульса определяется, исходя из временного интервала Ь 1, на экране электронного осциллографа. На основе этих данных, с учетом соотношения между площадью под кривой ускорения и скоростью наковальни производится градуировка ударного а кселеро метра 12 .Недостаток этого устройства состоит в том, что градуировка производится по данным косвенного измерения скорости соударения и вычислению площади под кривой ускорения по экрану электронного осциллографа, что не обеспечивает достаточной точности градуировки.Цель изобретения - повышение точности градуировки и автоматизация процесса обработки информации.Это достигается тем, что в устройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра введены интегратор, интерферометр, два блока памяти, блок сравнения, измеритель, приемник излучения и четыре ключа, вход первого из которых соединен с выходом приемника излучения, а выход - с первыми входами второго и третьего ключей. Остальные входы второго ключа соединены соответственно с выходами интегратора, связанного с усилителем, и четвертого ключа. Выход второго ключа подключен к входу первого блока памяти, соединенного с первым входом блока сравнения. Второй вход третьего ключа соединен с первым выходом интерферометра, а выход - с входом второго блока памяти, соединенного с вторым входом блока сравнения. Вход четвертого ключа соединен с вторым выходом интерферометра. Интерферометр ориентирован перпендикулярно поверхности платформы, а излучатель и приемник излучения располо. жены на одной прямой, параллельной оси сквозного отверстия, выполненного в направляющей трубе стенда. На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного устройства; на фиг.2 временные диаграммы.Устройство содержит платформу 1, направляющук трубу 2, тормозной элемент 3, основание 4, градуируемый ударный пьезоэлектрический зкселерометр 5, согласующий усилитель 6, интегратор 7, интерферометр 8, излучатель 9, приемник 10 излучения, ключи- 14, блоки 15, 16 памяти и блок 17 сравнсния.Устройство работает следуюгцим образом.Платформа 1 при свободном или ускоренном падении перемещается внутри направляющей трубы 2 до соударения с тормозным элементом 3, расположенным на основании 4. Электрический сигнал, пропорциональный ускорению с выхода градуируемого пьезоэлектрического акселерометра 5, закрепленного на платформе, поступает через согласующий усилитель 6 на вход интегратора 7. После преобразования с выхода интегратора 7 электрический сигнал, пропорциональный скорости, поступает на вход второго ключа 12, выход которого закрыт до поступления управляющего сигнала с первого ключа 11. Интерферометр 8, принцип действия которого основан на эффекте Допплера, ориентирован перпендикулярно поверхности платформы. Электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещающейся платформы, с одного из выходов интерферометра попадает соответственно на вход третьего ключа 13, выход которого открыт до поступления управляющего сигнала с первого ключа 11. Кроме того, сигнал с выхода интерферометра поступает на вход четвертого ключа 14, выход которого закрыт до момента, когда скорость перемещения платформы будет равна нулю. С выхода ключа 13 информация о текущем значении.скорости платформы с закрепленным градуируемым акселерометром попадает в блок 16 памяти. В момент времени 1(фиг. 2 а) перемещаясь, платформа, перемещаясь, перекрывает поток излучения между излучателем 9 и приемником 10 излучения. Электрический сигнал на выходе приемника 10 излучения уменьшается и в момент времени 1 г, когда происходит касание нижней поверхности платформы и верхней точки тормозного элемента 3, этот сигнал уменьшается до нуля. В этот момент срабатывает ключ 11 и управляющий сигнал с выхода ключа 11 поступает на ключи 12 и 13. Ключ 12 срабатывает и информация с выхода интегратора 7 поступает е блок 15 памяти, в этот же момент ключ 13 закрывается и в блоке 16 памяти запоминается значение начальной скорости соударения Чм платформы с тормозным элементом. В процессе соударения скорость платформы изменяется от начального значения до нуля (на фиг. 2 б). В то же время ускорение платформы возрастает за счет возрастания сил сопротивления деформироваиию тормозного элемента до максимального значения (точка 1на фиг. 2 в) . В момент времени (ь срабатывает ключ 14, с выхода которого на вход ключа 12 подается управляющий сигнал на закрытие ключа 2. В блоке 15 памяти запоминается значение начальной скорости соударения 7 д . По окончанию активноо этапа удара информация о начальной скорости соударения (ЧЮ), полученная с выхода интерферометра и градуируемого а кселерометра (Хад,), поступает в блок 17 сравнения, в котором производится количественная оценка измеренных значений начальной скорости соударения. Погрешность акселерометра оценивается по разности значений Чоп и Чол.Предложенное устройство повышает точность градуировки и производительность труда за счет автоматизации процесса градуировки, а также оперативность получения количественной оценки необходимой для градуируемого акселерометра.формула изобретенияУстройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра, содержащее стенд для задания ударного импульса и акселерометр, выход ко торого соединен с входом усилителя, и систему обработки информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки и автоматизации процесса обработки информации, в него введены ин 1 тегратор, интерферометр, два блока памяти, блок сравнения, излучатель, приемник излучения и четыре ключа, вход первого из которых соединен с выходом приемника излучения, а выход - с первыми входами второго и третьего ключей, остальные вхо- г 6 ды второго ключа соединены соответственно с выходами интегратора, связанного с усилителем, и четвертого ключа, выход второго ключа подключен к входу первого блока памяти, соединенного с первым входом блока сравнения, второй вход третьего ключа соединен с первым выходом интерферометра, а выход - с входом второго блока памяти, соединенного с вторым входом блока сравнения, вход четвертого ключа соединен с вторым входом интегратора, причем интерферометр ориентирован перпендикулярно поверхности платформы, а измеритель и приемник излучения расположены на одной прямой, параллельной оси сквозного отверстия, выполненного в направляющей трубе стенда. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Батуев Г. С. и др. Инженерные методы исследования ударных процессов, М Машиностроение, 1969, с. 248.2. Ес 1 ег %. Е)п пепез 11 ег 1 еЬгеп гцг Ка 1 Ьг)егцпд Чоп ВезсЬецп 1 оцпвац 1 пеЬгпегп гп И веЬгдгоЬеп МеЬегйсЬеп Мевв 1 есЬп 1 сМ 1973, О 1 12, с. 385 в 3 (прототип).кая Составитель Ю. А Техред О. Дуговая Тираж 1 ОО ЮН И И П И Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж - 35, Рау Филиал ППП Патент, г. Ужго