SU1080026A1 - Способ измерени пикового ударного ускорени на ударных стендах свободного падени и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ измерени  пикового ударного ускорени  на ударных стендах свободного падени , включающий измерение выходного сигнала датчика ускорени  в момент действи  пикового ударного ускорени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , дополнительно измер ют сигнал на выходе датчика ускорени  в момент свободного падени  платформы с датчиком, а пиковое ударное ускорение определ ют как отношение величины выходного сигнала датчика ускорени , измеренного в момент действи  пикового ударного ускорени , к величине выходного :сигнала датчика ускорени  при свободном падении платформы. 2. Устройство дл  измерени  пикового ударного ускорени  на ударных стендах свободного падени , содержащее ударный стенд свободного падени  с механизмом захвата платформы , датчик ускорени , закрепленный на платформе, выход которого через согласующий усилитель соединен с пиковым вольтметром, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени j в его состав введены блок задержки, блок измерени  и хранени  мгновенного зна чени  сигнала и блок делени , а ме (Л ханизм захвата выполнен с дополнительным электрическим выходом/ причем электрический выход механизма захвата через блок задержки соединен с управл ющим входом блока из§ мерени  и хранени  мгновенного значени  сигнала, второй вход блока измерени  и хранени  соединен с выходом согласующего усилител , а вы00 ходы пикового вольтметра и блока измерени  и хранени  мгновенного значени  сигнала соединены соответствен но с входами делимое л делитель блока делени . 1C л

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть испольэовано дл  измерени  пикового ударного ускорени  на ударных стендах свободного падени .

Известны при измерении ускорений электрические способы. При этом на платформе стенда устанавливают датчик ускорени ,  вл ющийс  преобразователем мгновенного значени  ускорени  в электрический сигнал, а в состав аппаратуры входит согласующий усилитель и регистратор. Дл  получени  значени  пикового ускорени  выходной сигнал датчика подвергают обработке. Достаточно широко примен ют метод определени  пикового ударного ускорени  по импульсу ускорени ( баллистический метод) Cl3.

Сущность баллистического метода заключаетс  в измерении импульса ускорени  по приращению скорости платформы в результате удара и в сравнении с ней проинтегрированного по времени выходного сигнала датчика ускорени . Так как погрешность измерени  скорости платформы в данном способе непосредственно вноситс  в погрешность измерени  пикового ударного ускорени , то к измерению скорости платформы предъ вл ютс  весьма жесткие требовани , а устройства , реализующие этот способ, отличаютс  повышенной сложностью, так как требуютс , кроме всего, и дополнительные блоки дл  измерени  приращени  скорости платформы.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ измерени  пикового уда рного ускорени , заключающийс  в измерении пикового значени  выходного сигнала датчика ускорени  и в определении пикового ударного ускорени  по результатам этого измерени  с учетом градукровочного коэффициента датчика ускорени  С2.

При этом необходимо иметь датчик ускорени , дл  которого известен градуировочный коэффициент, а его в свою очередь требует организации периодической градуировки датчиков, что значительно усложн ет процесс измерений. Кроме того, погрешность градуировки датчика непосредственно вноситс  в погрешность измерени  пикового ударного ускорени  и снижает точность измерени . Значительное вли ние на точность измерений оказывают также другие неконтролируемы медленно протекающие процессы: вли ние температуры окружающей среды, влажности, радиации, старение чувствительных элементов и т.п. на градуировочный коэффициент датчика. Дл повышени  точности измерени  требуетс  изол ци  датчика от чредных воздействий, что значительно усложн ет процесс измерени . Иногда наход т коэффициенты чувствительности датчика к неизмер емым параметрам и учитывают их при обработке результатов измерени , но это тоже значительно усложн ет эксперимент, так как необходимо в состав измерительной установки ввести соответствующие датчики и аппаратуру к ним, а дл  устранени  погрешности, возникающей за счет старени  Чувствительного элемента датчика необходимо сокращать интервалы времени между градуировками, что также усложн ет измерени  и значительно их удорожае

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  пикового ударного ускорени , содержащее ударный стенд свободного падени  с механизмом захвата платформы, датчик ускорени , закрепленный на плаетформе выход которого через согласукндий усилитель соединен с пиковым вольтметром 2.

Это устройство не может обеспечить высокой точности, так как при измерении ударов с пиковыми значени ми ускорений больше 20-30 сигна на выходе датчика ускорени , наход щегос  в свободном падении, записанный на осциллограмме, соизмерим с разрешающей способностью регистратора .

Цель изобретени  - повышение точности и упрощение измерени  пиковых ударных ускорений.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  пикового ударного ускорени , включающему измерение выходного сигнала датчика ускорени  в момент действи  пикового ударного ускорени , дополнительно измер ют сигнал на выходе датчика ускорени  в момент свободного падени  платформы с датчиком. При этом пиковое ударное ускорение определ ют как отношение величины сигнала, измеренного на выходе датчика в момент действи  пикового ударного ускорени , к сигналу, измеренному На выходе датчика, когда платформа находилась в свободном падении

В момент, когда платформа стенда разгон етс , т.е. свободно падает , датчик, до этого находившийс  по действием силы т готени  Земли, будет находитьс  в состо нии невесомости , дл  него сила прит жени  Земл исчезнет , и датчик выдает на выходе сигнал, соответствующий ускорению свободного падени  в данной точке поверхности Земли. Величина этого сигнала и измер етс  первой в процессе эксперимента. Далее измер етс  величина сигнала на выходе .датчика в момент действи  пикового ударного ускорени . Деление величины выходного сигнала датчика, измеренного в момент действи  пикового ударного ускорени , на величину выходного сигнала датчика, измеренного в свободном падении, покажет, сколько ускорени  свободного падени  содержит пиковое ударное ускорение в данном конкретном эксперименте. Дл  получени  величины ударного ускорени  в системных единицах необходимо умножить полученный результат на величину ускорени  свободного падени  дл  данной конкретной географической широты. Поскольку дл  измерени  пикового ударного ускорени  использовалось от ношение выходных сигналов датчика ускорени , измеренных через достаточ но малый промежуток времени (практически одновременные измерени ), то указанные выше медленные процессы, вли ющие на величину коэффициента чувствительности датчика, не окажут никакого вли ни . Кроме того, очевидно , что вообще отпадает необходимость иметь градуированный датчик дл  осуществлени  измерений и устран ютс  погрешности измерений за счет погрешностей градуировки датчика. В состав известного устройства дл  реализации этого способа, содержащего ударный стенд свободного падени  с платформой и механизмом зах .вата дл  ее удержани , датчик ускорени , закрепленный на платформе, вы ход которого через согласующий усилитель соединен с пиковьом вольтметром , введены блок измерени  и кранени  мгнов,енного значени  сигнала, блок задержки и блок делени , а механизм захвата выполнен с дополнительным электрическим выходом, причем этот выход через блок задержки соединен с управл ющим входом блока измерени  и хранени  мгновенного зна чени  сигнала, второй вход блока измерени  и хранени  мгновенного значени  сигнала подключен к выходу сог ласующего усилител , а выходы пикового вольтметра и блока измерени  и хранени  мгновенного значени  сигнала соединены соответственно с входами делимое и делитель блока делени . Введение в известное устройство новых элементов обеспечит достижение указанного положительного эффекта. Наличие у механизма захвата дополнительного электрического выхода, на котором формируетс  сигнал, совпадающий по времени с моментом начала свободного падени  платформы стенда,и блока задержки обеспечит измерение выходного сигнала датчика, наход щегос  в свободном падении после того как затухнет виброударный процесс на платформе, вызванный срабатывание механизма захвата. Врем  задержки должно выбиратьс  не меньше, чем врем  полного затухани  этого виброударного процесса. Блок измерени  и хранени  мгновенного значени  сигнала обеспечивает измерение выходного сигнала датчика, наход щегос  в свободном падении,- и хранение измеренной величины в течение времени разгона,-формировани  ударного импульса и времени, необходимого дл  вычислени  пикового ускорени  блоком делени . На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Дл  ос5лцествлени  предлагаемого способа необходимо измерить сигнал, возникающий на выходе датчика ускорени , когда платформа ударного стенда находитс  в свободном падении, а также измерить сигнал на выходе датчика в момент действи  пикового ударного ускорени . Отношение величины сигнала датчика , измеренного в момент действи  пикового ударного ускорени , к величине сигнала датчика, наход щегос  в свободном падении, определит значение пиковой перегрузки на платформе ударного стенда. Дл  выражени  пикового ударного ускорени  в системных единицах необходимо полученный результат умножить на величину ускорени  свободного падени  на данной географической широте. Устройство, с помощью которого можно осуществить предлагаемый способ , имеет ударный стенд, содержащий платформу 1 с закрепленным на ней датчиком ускорени  2, тормозной элемент 3, основание 4, а также механизм захвата 5. Кроме того, имеетс  согласующий усилитель 6, пиковый вольтметр 7, блок задержки 8, блок измерени  и хранени  мгновенного значени  сигнала 9., блок делени  10. Причем датчик ускорени  через согласующий усилитель соединен с пиковым вольтметром и входом блока измерени , и хранени  мгновенного значени  слгнала , механизм захвата выполнен с дополнительным выходом, на котором формируетс  сигнал, совпадающий с моментом отпускани  платформы. Этот выход через блок задержки соединен с управл ющим входом блока измерени  и хранени  мгновенного значени  сигна ла, а выходы пикового вольтметра и . блока измерени  и хранени  мгновенного значени  сигнала подключены соответственно к входам делимое и делитель блока делени . В процессе работы в момент пуска срабатывает механизм захвата, к.оторый освобождает платформу стенда, и она, свободно пада , начинает разгон тьс . При этом на дополнительном выходе механизма захвата формируетс  сигнал, совпадающий с моментом

отпускани  платформы, а на самой платформе возникает затухающий виброударный процесс от срабатывани  механизма захвата. Сигнал с дополнительного выхода механизма захвата блоком задержки задерживаетс  на врем , необходимое дл  затухани  виброударного процесса, а затем приводит в действие блок измерени  и хранени  мгновенного значени  сигнала, который измер ет сигнал на выходе датчика , наход щегос  в свободном падении, и хранит результат в течение времени , необходимого дл  свободного равгона , формировани  ударного импуль .са и завершени  цикла вычислени  блоком делени . Пиковый вольтметр измер ет и хранит значение сигнала, соответствующее пиковому .ударному ускорению . Па выходе блока делени , после завершени  цикла вычислений присутствует результат измерени  пикового ударного ускорени .

Таким образом, предложенный способ измерени  пикового ударного ускоIрени  и устройство дл  его осуществлени  позвол ют повысить точность измерени .

Claims (2)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПИКОВОГО УДАРНОГО УСКОРЕНИЯ НА УДАРНЫХ СТЕНДАХ ч СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

   (57) 1. Способ измерения пикового ударного ускорения на ударных стендах свободного падения, включающий измерение выходного сигнала датчика ускорения в момент действия пикового ударного ускопения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно измеряют сигнал на выходе датчика ускорения в момент свободного падения платформы с датчиком, а пиковое ударное ускорение определяют как отношение величины выходного сигнала датчика ускорения, измеренного в момент действия пикового ударно го ускорения, к величине выходного сигнала датчика ускорения при свободном падении платформы.
2. 2. Устройство для измерения пикового ударного ускорения на ударных стендах свободного падения, содержащее ударный стенд сЬободного падения с механизмом захвата платформы, датчик ускорения, закрепленный на платформе, выход которого через согласующий усилитель соединен с пиковым вольтметром, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения) в его состав введены блок задержки, блок измерения и хранения мгновенного эна§ чения сигнала и блок деления, а механизм захвата выполнен с дополнительным электрическим выходом, причем электрический выход механизма захвата через блок задержки соединен с управляющим входом блока измерения и хранения мгновенного значения сигнала, второй вход блока измерения и хранения соединен с вы- . ходом согласующего усилителя, а выходы пикового вольтметра и блока измерения и хранения мгновенного значения сигнала соединены соответствен но с входами ’'делимое*’ « ’'делитель ’’ блока деления.