Устройство для градуировки акселерометров

Устройство для градуировки акселерометров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить надежность работы устройства. Механический волновод состоит из основного 1 и дополнительного 2 стержней, на торце одного из которых размещены градуируемые акселерометры 3. Соосно дополнительному стержню 2 установлен механический демпфер 5 с амортизатором 9.сЛри ударе по стержню I ударником 10 происходит отрыв стержня 2, приводящий к соударению бойка 4 с (Л nypl« iw J l TtK - ampavtfU луовум/ К5 СО о со СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1296951

А1 (51) 4 С 01 Р 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

E. e

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3773043/24-10 (22) 13.07,84 (46) 15.03,87. Бюл. В 10 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) А. И. Брикман, И, Г. Вагнер, В. Н. Евграфов и В, Г. Репин (53) 531.763(088.8) (56) Справочник Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара, кн, 2, М.: Машиностроение, 19 78, с. 399-400, Авторское свидетельство СССР

У 1137399. кл. G 01 P 21/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ

АКСЕЛЕРОМЕТРОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить надежность работы устройства, Механический волновод состоит из основного 1 и дополнительного 2 стержней, на торце одного из которых размещены градунруемые акселерометры 3. Соосно дополнительному стержню 2 установлен механический демпфер 5 с амортизатором 9. При ударе по стержню 1 ударником 10 происходит отрыв стержня 2, приводящий к соударению бойка 4 с

1296951 наковальней 6, Выполнение стержня 2 демпфер 5 отлетает к амортизатору 9. и демпфера 5 аналогичными по массе В акселерометре возбуждаются сигналы 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, 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения коэффициента чувствительности ударных акселерометров. 5

Цель изобретения — повышение надежности работы.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, на фиг, 2— блок-схема устройства; на фиг, 3 — 10 временные диаграммы, поясняющие работу устройства, Устройство содержит составной волновод, включаюшИй в себя основной стержень 1 и дополнительный стержень

2. На свободном торце дополнительного стержня 2 размещены градуируемые акселерометры 3. Дополнительный стержень 2 снабжен выступом-бойком 4 осно дополнительному стержню 2 рас" 20 положен механический демпфер 5 с выступом-наковальней 6, которая удерживается в начальном положении ограничителем 7. Дополнительный стержень 2 и механический демпфер 5 установлены с возможностью перемещения в направляющих 8, в конце которых установлен амортизатор 9. Ударник 10 служит для нанесйиия удара, Для более подробного рассмотрения -З0 работы всего устройства ниже приведен вариант исполнения блока регистрации, показанный на фиг. 2.

Блок регистрации содержит согласующий усилитель (СУ) 11, компараторы Кl 12 и К2 13, формирователь

ФКИ 14 короткого импульса, RS-триггеры 15 и 16, ждущий мультивибратор (ЖМ) 17, схему И-НЕ 18, схему И 19, генератор 20 тактовых импульсов 40 (ГТИ), счетчик 21, интегратор"измеритель 22 площади импульса, схему умноmeans - решающее устройство 23, устройство 24 выделения первого полупериода (УВПП) и блок 25 управления. 45

Цепи начальной установки в "0 для элементов 15,16,21,22 и 23 не показаны °

Элементы блока регистрации с 12 по 21 образуют измеритель 26 скорости отлета дополнительного стержня, Принцип действия устройства поясняется временными диаграммами на фиг. 3.

Устройство работает следующим образом.

При нанесении удара ударником 10 по основному стержню волна сжатия, распространяясь по стержням 1 и 2, генерирует ударное возбуждение свободного торца стержня 2 и, отражаясь от него, вызывает отрыв стержня 2 с определенной скоростью V, „ отлета. При этом акселерометр 3 вырабатывает сигнал.All. Этот сигнал, поступая на компараторы 12 и 13 вызывает на выходе компаратора 12 сигнал А2, Уровни сигналов А2 — A10 соответствуют логическому "0" - логической "1". Компаратор 12 срабатывает, если сигнал на его входе больше нуля, а компаратор 13 — если сигнал меньше нуля, Поскольку реальный сигнал с акселерометра может иметь знакопеременное последействие, то введена защита от ложных срабатываний. По заднему фронту сигнала А2 с помощью ФКИ 14 формируются сигналы

А3 и первый же иэ них перебрасывает

RS-триггер 15 (сигнал А4) в момент

Остальные сигналы на S-вход триггера 15 уже не действуют, От этого же сигнала АЗ срабатывает ЖИ 17 (сигнал A5) и по входу схемы И-НЕ 18 блокирует выход компаратора 13 на время °, которое выбирается заведомо больше времени затухания последействия с сигнала All но меньше ожидаемых времен „„ пролета, После прохождения стержнем 2 расстояния

96951 4 тельности акселерометра с точностью до постоянного коэффициента.

Сущность описанной колибровки заключается в следующем.

Скорость отлета дополнительного стержня в момент отрыва равна

Чо л= а (t)gt, (1) о

10 где a(t) — ударное ускорение; длительность первого полуо периода.

Площадь под сигналом с акселерометра для первого полупериода равна

S = U(t)dt, (2)

"о где U(t) — сигнал с агселерометра.

Коэффициент чувствительности аксе20 лерометра равен

Сигнал А12 вызывает срабатывание обоих компараторов, однако сигнал

А2 уже не изменяет состояния RSтриггера 15, тогда как по переднему фронту сигнала А6 с компаратора 13, прошедшего через схему И-НЕ 18, изменяет состояние RS-триггер 16 (сигнал А7) и дальнейшие сигналы по Sвходу на него уже не действуют, Прямой выход триггера 15 и инверсный выход триггера 16 подаются на вход схемы И 19 и образуют строб-сигнал

А8, во время которого разрешается счет импульсов с ГТИ 20 на счетчике 21, Время счета с„ = -t — это время от момента отрыва дополнительного стержня 2 до момента его соударения с телом 5. Таким образом, время пролета будет выражено как И,„/f где N,„ число импульсов, поступивших на вход счетчика 21, а f — частота ГТИ 20, Скорость отлета будет равна Ч =1зjl„ (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 All, УВПП 24 выделяет сигнал А10, соответствующий первому полупериоду сигнала Al во время которого и производится интегрирование. Это делается для того, чтобы последействие сигнала All u сигнал А12 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 А7) 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 коэффщиенту чувстви. (3) К

Таким образом, 25

$-ь

Я3

К отл (4) Предлагаемое устройство реализует

30 значение S .„, . Поскольку 2з является фиксированным и известным, то тем самым, определяется и искомое значение К, Определение К может быть реализовано и в ЭВМ, В этом случае от падает необходимость в схеме умножения и интеграторе, Необходимо только

АЦ-преобразование сигнала акселерометра и ввод этого массива данных, а также кода со счетчика в ЭВ1"1 с. со40 ответствующей программой. Устройство может быть реализовано на стандартных ИМС серий 155,572 и 521.

3 12

1 боек 4 соударяется с наковальней 6. При этом в акселерометре возбуждается сигнал А12, Ввиду того, что стержень 2 и демпфер 5 аналогичны по массе и геометрическим размерам, то после указанного соударения дополнительный стержень 2 практически останавливается и падает обратно на основной стержень 1, а механический демпфер 5 отлетает к амортизатору 9.

Предлагаемое устройство обладает

IIpocToToH 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 аксе129 лерометру значительно упрощает конструкцию и повышает ее надежность.

К другому достоинству предлагаемого устройства следует отнести то, что падение дополнительного стержня на основной происходит с очень малой скоростью, так как он полностью тормозится на очень малой высоте, равной Е . В результате соприкасающиеся торцы основного и дополнительного стержней сохраняют состояние своей поверхности, что существенно для обеспечения требуемой степени акустического контакта.

Формула изобретения

Устройство для градуировки акселерометров, содержащее механический волновод, включающий в себя основной стержень и акустически связанный с ним дополнительный стержень, на свободном торце которого закреплен гра6951 6 дуируемый акселерометр, блок регистрации, включающий в себя измеритель скорости отдела дополнительного стержня, измеритель площади импульса и решающее устройство, один вход которого связан с выходом измерителя скорости отлета дополнительно ro стерж= ня, а другой вход — с выходом измерителя площади импульса, вход которого

1Р связан с выходом градуируемого акселерометра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введен механический демпфер с амортизатором, располо15 женный соосно с дополнительным стержнем и имеющий массу и геометрические размеры, равные дополнительному стержню, причем механический демпфер и дополнительный стержень имеют высту2л пы, обращенные друг к другу, расположенные на расстоянии мерной базы, а вход измерителя скорости отдела дополнительного стержня связан с выходом градуируемого акселерометра.

1 2969 51

Составитель Т, Иакарова

Техред i А.Кравчук Корректор 0. Луговая

Редактор А. Ревин

Заказ 772/47 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4