Регистратор ускорения

Регистратор ускорения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерению параметров ударного ускорения объектов, когда электрическая связь с объектом испытаний исключена. Регистратор содержит корпус 1 с направляющей 2 в виде трубы, внутри которой размещена инерционная масса, состоящая из подвижного цилиндрического постоянного магнита 14 и подвижного магнитного шунта 13, скрепленных между собой немагнитным цилиндром 15, блок съема информации, выполненный в виде жестко установленных вдоль направляющих трех сердечников 3-5, на каждом сердечнике имеется обмотка считывания 6-8, неподвижный цилиндрический постоянный магнит 11, пружинный подвес 16, первый и второй 9, 10 резисторы, подключенные к обмоткам считывания первого и второго сердечника, в поле неподвижного магнита 11 размещен первый сердечник, а в поле подвижного магнита 14 размещены второй и третий сердечники. Неподвижный цилиндрический магнит 11 установлен на корпусе соосно с направляющей, через которое пружинный подвес соединен одним концом с корпусом, а другим - с магнитным шунтом, при этом высоту третьего сердечника выбирают равной или больше максимального перемещения инерционной массы. При воздействии ускорения инерционная масса, смещаясь относительно корпуса, преобразует параметры ударного ускорения (длительность, интеграл импульса и максимальную амплитуду ускорения) в пропорциональное изменение остаточного потока в соответствующих сердечниках по градуировочным характеристикам, представляющим зависимость параметров ударного ускорения от уровня остаточного потока в сердечниках, определяют соответствующие параметры ускорения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (s» 4 С 01 Р 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4 256 74 2/24-1 0 (22) 04. 06. 87 (46) 23.09.89. Бюл. N - 35 (75) N.K. Хайретдинов (53) 531 .768(083.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 626421, кл. С 01 Р 15/08, 1975, Авторское свидетельство СССР

Р 1093099, кл. G 01 Р 15/08, 1983.

„„SU„„1509746 A 1

2 (54) РЕГИСТРАТОР УСКОРЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерению па,аметров ударного ускорения объектов, когда электрическая связь с объектом испытаний исключена. Ре гистратор содержит корпус 1 с направляющей 2 в виде трубы, внутри которой размещена инерционная масса, состоящая из подвижного цилиндриче1509746

40 ского постоянного магнита 14 и подвиж. ного магнитного шунта 13, скреплен ных между собой немагнитным цилиндром 15, блок съема информации, вы" полненный в виде жестко установленных вдоль направляющих трех сердечников 3-5, на каждом сердечнике имеется обмотка считывания 6-8, неподвижный цилиндрический постоянный магнит 10

11, пружинный подвес 16, первый и второй 9, 10 резисторы, подключенные к обмоткам считывания первого и второго се рдеч ника, в поле неподвижно го магнита

И размещен первый сердечник, а в поле 15 подвижного магнита 14 размещены второй и третий сердечники. Неподвижный цилиндрический магнит 11 установлен на корпусе соосно с направляющей, через которое пружинный подвес

23

Изобретение относится к области измерения параметров ударного ускорения объектов в условиях, когда эле" ктрическая связь с объектом испытаний исключена °

I 30

Цель изобретения — повьппение точности измерения однократного ускоре ния.

На фиг. 1 представлена упрощенная конструктивная схеМа Регистратора ускорения, на фиг. 2 — петля гистерезиса ферроМагнитного сердечника; на фиг. 3 — участок тороидального сердечника, Регистратор. содержит корпус 1 с направляющей 2, выполненный в виде трубы, на которой жестко установле-, ны первый 3, второй 4 и третий 5 тороидальные ферромагнитные сердечники с прямоугольной петлей гистере- 45 зиса с обмотками 6-8 считывания соответственно, резисторы 9 и 10, подключенные к обмоткам 6 и 7 считывания, неподвижный цилиндрический постоянный магнит 11, закрепленный на корпусе с помощью немагнитной втулки 12, инерционную массу, состоящую из магнитного шунта 13, шунтнрующего в исходном состоянии неподвижный магнит 11, подвижный магнит 14, скрепленный с шунтом 13 немагнитным цилиндром 15, и пружинный подвес 16, соединенный одним концом с корпусом 1, а другим— с инерционной массой (шунтом 13). соединен одним концом с корпусом, а другим — с магнитным шунтом, при этом высоту третьего сердечника выбирают равной или больше максимального перемещения инерционной массы.

При воздействии ускорения инерционная масса, смещаясь относительно корпуса, преобразует параметры ударного ускорения (длительность, интеграл импульса и максимальную амплитуду ускорения) в пропорциональное изменение остаточного потока в соответствующих сердечниках по градуировочным характеристикам, представляющим зависимость параметров ударного ускорения от уровня остаточного потока в сердечниках, определяют соответствующие параметры ускорения. 3 ил.

Векторы намагниченности магнитов

11 и 14 направлены параллельно оси корпуса регистратора ° Назначение немагнитного цилиндра 15 — разнесение в пространстве магнитного шунта 13 и подвижного магнита 14 с целью, во-первых, исключения влияния поля магнита 14 на сердечник 3 и, во-вторых, — исключения шунтирования магнита 14 шунтом 13.

Регистратор ускорения работает следующим образом.

Перед применением регистратора производится считывание сердечников

3-5. При считывании сердечники намагничиваются продольным (вдоль окружности) полем в состояние отрицательного остаточного потока насыщения — Ф„ ° В исходном состоянии (при отсутствии ускорения) на сердечник

3 не действует поле записи постоянного магнита 11, поскольку он эашунти. рован магнитным шунтом 13.

Второй 4 и третий 5 сердечники в исходном и рабочем положении находятг . ся в поле подвижного постоянного магнита 14, причем на сердечник 4 действует поле с напряженностью "- Н,„, где Н вЂ” напряженность поля трогания, повьппение которого вызывает необратимое намагничивание ферромагнетика.

Магнитные параметры сердечника 5 (в частности Нт) выбирают такими, чтобы в исходном состоянии сердечник 5 был частично намагничен. Причем на5 15097 магничен только неяначительный объем сердечника, находящийся ближе к магниту 14, т,е. та часть сердечника, где напряженность поля магнита превышает поле Нт, а остальная часть

5. сердечника находится в исходном состоянии. При этом результирующий остаточный поток для всего сердечника 5 определяется некоторым промежуточным остаточным потоком Ф.

При воздействии ускорения, направленного вдоль оси корпуса регистратора, происходит смещение инерционной массы относительно корпуса 1 в )5 направлении, противоположном вектору ускорения. При этом снимается шунт

13 с магнита 11 и на сердечник 3 действует поле магнита 11 с напряженностью, значение которой постоянно в 20 течение времени действия ускорения .

В результате входным регистрируемым параметром для сердечника 3 является длительность импульса ускорения. Длительность ударных процессов может 25 достигать 50-70 мс. Для обеспечения такого диапазона измерения габаритные размеры сердечника должны быть достаточно большими. Поэтому для уменьшения габаритно-массовых пока- 30 зателей сердечника 3 обмотка 6 шунтируется сопротивлением. При наличии ускорения действующее на сердечник поле магнита 11 наводит в обмотке 6 ток, создающий размагничивающее поле, что позволяет существенно увеличить время намагничивания сердечника без увеличения габаритов.

Необходимое время намагничивания сердечника 3 можно определить из. 4р уравнения:

+

° (1) ?е шя, — Н

1 г

50

Магнитный поток в сердечниках 3 и 4 может быть определен из форму55 лы (2) (2) Ф . r l(H t S )

1 (дй

Знаменатель формулы -(1) для данного случая - это действующее на сердечник 3 поле магнита Н = const.

Тогда формула (1) принимает вид где S — коэффициент переключения сердечника;

M — число витков обмотки считывания 6;

r — сопротивление резистора 9;

1 — длина средней силовой линии сердечника;

S — поперечное сечение сердечника.

Для сердечника из материала 50НП, 1 = 2 см, S = 1,6 ° 10 см", г 20 Ом, И = 300, 8;о = 8,5 м„к,/см при Н = 0,1 a/см, время намагничивания = 100808 мкс 100 мс.

Из формулы (2) видно, что макси.— мальное время намагничивания обеспечивается при r =- (при этом слудет и учитывать сопротивлвние обмотки считывания), а минимальное — при г =c . и

Резисторы 9 и 10 устанавливаются только на время записи информации.

Сердечник 4 регистрирует импульс ударного ускорения, определяемый как интеграл от ударного ускорения за время, равное длительности его действия

При воздействии ускорения на сер-. дечник 4 действует импульс поля, однозначно отображающий импульс ускорения. На сердечник 3 действует импульс поля Q < = Н, где Н = const>

>H, t — время действия импульса поля магнита 11, а на сердечник 4 действует импульс поля С. = Н (t)dt о где Н (t) > H — поле, изменяющееся пропорционально величине ускорения.

Таким образом, сердечник 3 работает на принципе интегральной зависимости намагничиваемого потока и Ф от (входной переменной является время) времени действия импульса уско- . рения, а сердечник 4 — на принципе интегральной зависимости йФ от имt пульса поля,f Н (t)dt (входной перео меккой является интеграл действующего поля).

- для сердечника 3; (3) 1509746

r„l Н (t)dt — S„

ЬФ,= — для сердечника 4. (4) ния поперечным полем.

При воздействии поперечным полем

40 на ферромагнетик, который при считывании намагничен до насыщения в продольном направлении, происходит изменение направления вектора магнитной индукции в направлении попе45 речного поля на некоторый угол сб (поворот вектора индукции в направлении действия векторов магнитного поля постоянных магнитов il и. 14) . При использовании магнитного материала со спонтанной прямоугольной петлей гистерезиса величина вектора индукции практически остается равной остаточной индукции насьпцения В . В связи с этим продольная составляющая индукции Вп уменьшается на величину В, т.е. происходит изменение магнитной индукции в продольном направлении ! при действии поперечного поля магнита. — ЬФ + Ф„+ЬФ ьс . П

СЧ (5) у2 т

В поле магнита 14 также находится сердечник 5 . Данный сердечник работает на принципе установления оста1 точного потока АФ, пропорционально максимальному перемещению магни— та 14. По мере перемещения магнитного поля магнита в сердечнике 5 происходит последовательное намагничивание его объема. При этом часть сердечника оказывается намагниченной, а другая часть — в исходном состоянии, а весь сердечник характеризуется некоторым остаточным потоком Ь Ф. Для обеспечения диапазона измерения максимальной амплитуды ускорения высота сердечника 5 долж— на быть: максимального перемещения инерционной массы.

Сердечник 5 запоминает максимальное значение ускорения независимо от длительности его действия, поскольку сердечник практически мгHQEfpHHQ намагничивается в зоне действия поля магнита, так как раэомкнутная обмотка 8 сердечника 5 не оказывает влияния на длительность намагничивания. Быстрое намагничивание серI дечника также обеспечивается тем, что намагничивание производится непосредственно магнитным полем магниба без использования, электрической обмотки, увеличивающей время намагничивания ферромагнетика.

Записанная информация в сердечниках в виде остаточного потока аФ о длительности, импульса и макси- . мальном значении ударного ускорения хранится практически неограниченное время.

Считывание информации, также как и установка начального магнитного состояния, производится посредством последовательной подачи на обмотки

6-8 прямоугольного импульса напряжения U ц фиксированной амплитуды.

При этом выходным параметром служит время намагничивания ферромагнетика до некоторого потока -Ф /-Ф„. Счи тывание производится за время где Я вЂ” число витков обмотки считывания, йФ вЂ” величина, обусловленная об10 ратными процессами после насьпцения ферромагнетика.

По предварительно снятым градуировочным характеристикам, представляющим зависимость времени считыва15 ния ., от длительности, интеграла и максимальной амплитуды ударного ускорения, определяют их значения.

Работа регистратора ускорения разделяется на два этапа: запись информации.и считывание записанной информации. Причем запись заключается в намагничивании тороидальных сердечников в поперечном направлении, а считывание — в продольном (по окруж25 ности ферромагнетика) направлении магнитным полем.

На фиг. 3 представлен участок тороидального ферромагнитного сердечника, где действует поперечное по30 ле Н и продольное поле Нп

В смысле возбуждения (изменения) магнитного состояния ферромагнетика запись информации в тороидальный ферромагнитный сердечник в поперечном направлении практически не отличается от известного способа считыва!

509746

Продольная составляющая индукции имеет вид

В„= BÄcos@ = " " (6)

HnBr

Н2 + На

Формула. изобретения 2р

Регистратор ускорения, содержащий корпус с направляющей, выполненный в виде .трубы, внутри которой размещена инерционная масса в виде подвижного цилиндрического постоянного магнита, и блок съема информации, выполненный в виде жестко установленных вдоль на25

Иэ (6) видно, что максимальное изменение индукции составляет .hB = В

Р

Таким образом, предлагаемый регист- р ратор обеспечивает непосредственное измерение параметров ускорения, что позволяет повысить точность измерения, а сокращение запоминающих элементовуменьшить габаритно-массовые показа- 15 тели устройства. Кроме того, регистратор обеспечивает измерение максимального значения линейных ускорений. правляющей трех сердечников иэ ферромагнитного материала с прямоугольной петлей .гистерезиса, на каждом из которых имеется обмотка считывания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены неподвижный цилиндрический постоянный магнит, пружинный подвес, первый и второй резисторы, подключенные к обмоткам считывания соответственно первого и второго сердечников, а инерционная масса снабжена подвижным магнитным шунтом, скрепленным с помошью немагнитного цилиндра с подвижным магнитом, в поле которого размещены второй и третий сердечник, а в поле неподвижного магнита размещен первый сердечник, неподвижный магнит установлен на корпусе соосно с направляющей и снабжен центральным сквозным отверстием, через которое пружинный подвес соединен одним концом с корпусом, а другим — с магнитным шунтом, при этом высота третьего сердечника равна или больше максимального переме.щения инерционной массы.

1509746

Составитель Т. Макарова

Редактор Н. Яцола Техред М. Дидык, Корректор,М. Василь ева

Заказ 5800/39 Тиран 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101