Устройство для градуировки акселерометров

, 1296 СПУБЛИ 9) 1 Р 21/00 Я САНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТ ОРСКОМУ В 10лектр отехнич ес Г. ВагнерРепин ы иф системь шума и ностроение, ром 9 ком 1 приво ьство СССР21/00, 19 УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Новосибирский экий институт(56) Справочник Прибдля измерения вибрацудара, кн, 2, М.: Маши1978, с, 399-400,Авторское свидетеУ 1137399. кл. С 01(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить надежность работы устройства, Механический волновод состоит из основно го 1 и дополнительного 2 стержней, на торце одного из которых размещены градунруемые акселерометры 3. Соосно дополнительному стержню 2 установлен механический демпфер 5 с амортизато,сПри ударе по стержню 1 ударни0 происходит отрыв стержня 2,дящий к соударению бойка 4 с1296951наковальней 6, Выполнение стержня 2 демпфер 5 отлетает к амортизатору 9. и демпфера 5 аналогичными по массе В акселерометре возбуждаютсясигналы и геометрическим размерам приводит к в моменты отрыва стержня 2 и соударетому, что после соударения стержень ния его с демпфером 5, поступающие в 2 падает обратно на стержень 1, а блок регистрации. 3 ил, 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения коэффициентачувствительности ударных акселерометров. 5Цель изобретения - повышение надежности работы.На фиг. 1 изображено предлагаемоеустройство, общий вид, на фиг, 2 -блок-схема устройства; на фиг, 3 - 10временные диаграммы, поясняющие работу устройства,Устройство содержит составной волновод, включаюшИй в себя основнойстержень 1 и дополнительный стержень 52. На свободном торце дополнительного стержня 2 размещены градуируемыеакселерометры 3. Дополнительный стержень 2 снабжен выстУпом-бойком 4. Ооосно дополнительному стержню 2 рас" 20положен механический демпфер 5 с выступом-наковальней 6, которая удержрвается в начальном положении ограничителем 7. Дополнительный стержень 2и механический демпфер 5 установленыс возможностью перемещения в направляющих 8, в конце которых установленамортизатор 9, Ударник 10 служит длянанес 0 ния удара,Для более подробного рассмотрения З 0работы всего устройства ниже приведенвариант исполнения блока регистрации,показанный на фиг. 2.Блок регистрации содержит согласующий усилитель (СУ) 11, компараторы К 1 12 и К 2 13, формировательФКИ 14 короткого импульса, ВЯ-триггеры 15 и 16, ждущий мультивибратор(ГТИ), счетчик 21, интегратор"измеритель 22 площади импульса, схему умножения - решающее устройство 23, устройство 24 выделения первого полупериода (УВПП) и блок 25 управления. 45 2Цепи начальной установки в 0 дляэлементов 15, 16, 21, 22 и 2 3 не показ аныеЭлементы блока регистрации с 12по 21 образуют измеритель 26 скорости отлета дополнительного стержня,Принцип действия устройства поясняется временными диаграммами нафиг, 3,Устройство работает следующим образом.При нанесении удара ударником 10по основному стержнюволна сжатия,распространяясь по стержням 1 и 2,генерирует ударное возбуждение свободного торца стержня 2 и, отражаясьот него, вызывает отрыв стержня 2с определенной скоростью Ч отлета. При этом акселерометр 3 вырабатывает сигнал.А 11. Этот сигнал, поступая на компараторы 12 и 13, вызывает на выходе компаратора 12 сигнал А 2, Уровни сигналов А 2 - А 10соответствуют логическому "0" - логической "1". Компаратор 12 срабатывает, если сигнал на его входе больше нуля, а компаратор 13 - если сигнал меньше нуля. Поскольку реальныйсигнал с акселерометра может иметьзнакопеременное последействие, товведена защита от ложных срабатываний. По заднему фронту сигнала А 2 спомощью ФКИ 14 формируются сигналыАЗ и первый же иэ них перебрасываетВЯ-триггер 15 (сигнал А 4) в моментОстальные сигналы на 8-вход триггера 15 уже не действуют, От этогоже сигнала АЗ срабатывает )КИ 17 (сигнал А 5) и по входу схемы И-НЕ 18блокирует выход компаратора 13 навремя , которое выбирается заведомо больше времени затухания последействия с сигнала А 11, но меньшеожидаемых временпролета, После прохождения стержнем 2 расстояния96951 4тельности акселерометра с точностьюдо постоянного коэффициента,Сущность описанной колибровки заключается в следующем,Скорость отлета дополнительногостержня в момент отрыва равнаЪтл= а (с)йс, (1)о10 где а(с) - ударное ускорение;длительность первого полуопериода.Площадь под сигналом с акселерометра для первого полупериода равна15Я = П(г.) д, (2)"огде 11(с) - сигнал с акселерометра,Коэффициент чувствительности аксе 20 лерометра равен Сигнал А 12 вызывает срабатывание обоих компараторов, однако сигнал А 2 уже не изменяет состояния КЯ- триггера 15, тогда как по переднему фронту сигнала АЬ с компаратора 13, прошедшего через схему И-НЕ 18, изменяет состояние КЯ-триггер 16 (сигнал А 7) и дальнейшие сигналы по Б- входу на него уже не действуют, Прямой выход триггера 15 и инверсный выход триггера 16 подаются на вход схемы И 19 и образуют строб-сигнал А 8, во время которого разрешается счет импульсов с ГТИ 20 на счетчике 21, Время счета= -с - это время от момента отрыва дополнительного стержня 2 до момента его соударения с телом 5. Таким образом, время пролета будет выражено как И,/Й, где Н, - число импульсов, поступивших на вход счетчика 21, а Г - частота ГТИ 20, Скорость отлета будет равна Ч =1 з/г (без учета потерь на трение), Кроме того, сигнал с акселерометра 3 подается на вход цифрового интегратора 22, на выходе которого формируется код, пропорциональный площади импульса А 11, УВПП 24 выделяет сигнал А 10, соответствующий первому полупериоду сигнала А 1, во время которого и производится интегрирование. Это делается для того, чтобы последействие сигнала А 11 и сигнал А 12 не влияли на результат интегрирования. Так как интегрирование и измерение времени пролета происходят в различные промежутки времени, то в интеграторе 22 код запоминается и по окончании измерения промежутка времени(по переднему фронту А 7) коды с интегратора 22 и счетчика 21 подаются на входы схемы 23 умножения, которая по тактовым сигналам с блока 25 управления осуществляет их перемножение. На выходе схемы умножения код пропорционален определяемому коэффициенту чувстви. (3) К Таким образом,БКотл(4) Предлагаемое устройство реализует 30 значение Б . Поскольку 1 з является фиксированным и известным, то темсамым, определяется и искомое значение К , Определение К может быть реализовано и в ЭВМ, В этом случае отпадает необходимость в схеме умножения и интеграторе, Необходимо толькоАЦ-преобразование сигнала акселерометра и ввод этого массива данных,а также кода со счетчика в ЭВМ с. со ответствующей программой, Устройствоможет быть реализовано на стандартных ИМС серий 155,572 и 521. 3 121 боек 4 соударяется с наковальней Ь, При этом в акселерометревозбуждается сигнал А 12, Ввиду того,что стержень 2 и демпфер 5 аналогичны по массе и геометрическим размерам, то после указанного соударениядополнительный стержень 2 практически останавливается и падает обратнона основной стержень 1, а механический демпфер 5 отлетает к амортизатору 9,Предлагаемое устройство обладает простотои конструкции и надежностью работы. Это достигается за счет того, что в области ударных взаимодействий отсутствуют все уязвимые элементы, кроме.калибруемого акселерометра, который и предназначен для работы в этой области, Кроме того, фиксирование начала и конца мерной базы одним и тем же элементом устраняет возможный разброс порогов срабатывания и, тем самым, повышает точность, Исключение из предлагаемого устройства всех периферийных элементов измерения скорости и передача нх функций непосредственно калибруемому аксе 129лерометру значительно упрощает конструкцию и повышает ее надежность,К другому достоинству предлагаемого устройства следует отнести то,что падение дополнительного стержняна основной происходит с очень малойскоростью, так как он полностью тормозится на очень малой высоте, равной Г. В результате соприкасающиесяторцы основного и дополнительногостержней сохраняют состояние своейповерхности, что существенно дляобеспечения требуемой степени акустического контакта,Формула изобретенияУстройство для градуировки акселерометров, содержащее механический волновод, включающий в себя основной стержень и акустически связанный с ним дополнительный стержень, на свободном торце которого закреплен гра 6951 6дуируемый акселерометр, блок регистрации, включающий в себя измерительскорости отдела дополнительногостержня, измеритель площади импульсаи решающее устройство, один вход которого связан с выходом измерителяскорости отлета дополнительного стерж-.ня, а другой вход - с выходом измерителя площади импульса, вход которого 10 связан с выходом градуируемого акселерометра, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности работы, в него введен механический демпфер с амортизатором, располо женный соосно с дополнительным стержнем и имеющий массу и геометрическиеразмеры, равные дополнительному стержню, причем механический демпфер идополнительный стержень имеют высту пы, обращенные друг к другу, расположенные на расстоянии мерной базы,а вход измерителя скорости отделадополнительного стержня связан свыходом градуируемого акселерометра.1296951 арова Корректор О. Лугова актор А. Реви Подписноета СССРрытий Заказ 77 4/5 графическое предприятие роизводственн Составитель Т, ТехредА.Кравч 47 Тираж 777 ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и от 3035, Москва, Ж, Раушская жгород, ул. Проектная, 4