(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ УДАРНЫХ УСКОРЕНИЙ Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл проверки и град ировки преобразователей ударных ускорений с определением их круговых ;а1иаграмм. дефор- мационной чувствителыгости, необходимых дл определени перетрузок по результатам испытаний реальных объектов на воздействие пространственных ударных ускорений. Известно устройство, в котором при испытании объектов на воздействие ударных уско рений дл определени перегрузок по результатам испытаний примен ют пьезоэлектрические преобразователи (датчики) ударных ускорений 1. Однако эти датчики помимо реакции на ускорение реагируют также и на деформацию объекта, на котором они установлены, что зачастую cjouecTseHHo увеличивает погрешность измерени ударных ускорений. Известно устройство дл сн ти диаграммы направленности пьезопреобразовател ударного ускорени , содержащее молот, наковальню в виде жестко закрепленного цилиндра с отверстием дл установки пьезопреобразовател в ее центре симметрии 2, Изменение направлени ударного импульса по отношению к датчику производитс поворотом молота вокруг вертикальной оси Наковальни , перпендикул рной направлению удара. На преобразователь, кроме ударной деформации , воздей ствует поперечное ударное ускорение вследствие чего точность определени КДЦЧ, будет чрезвычайно низка. Кроме того, конструкци устройства весьма громоздка. Наиболее близким по технической сущности вл етс устройство, содержащее возбуди- . тель ударной нагрузки, платформу, на которой установлен с возможностью поворота в ее полости имитатор объекта с закрепленным на нем .преобразователем, ось которого перпендикул рна оси возбудител (3J. Известное устройство обладает компактностью конструкции и более широкими функщюнальными возможност ми. Однако в известном устройстве точность получени КДЦЧ также недостаточно высока. 399 Целью изобретени вл етс повышение точности определени круговых диаграмм деформациониой чувствительности преобразователей в ударном режиме, Цель достигаетс тем, что в устройстве имитатор объекта выполнен в виде симметри ного относительно диаметральной плоскости шарового сло и установлен с поджатием его боковой поверхности к внутренней поверхности полости платформы в точке, диаме рально противоположной точке приложени нагрузки, при этом масса платформы относит с к жесткости имитатора как 2-10- / / 0,08-10- , где m - масса платформы, кг; с - жесткость имитатора объекта, На фиг. 1 изображена конструкци устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Устройство содержит возбудитель Г нагрузки , подвижную платформу 2, имитатор 3 объекта, выполненный в виде шарового сло , симметричного относительно диаметральной плоскости, на котором закреплен исследуемый преобразователь 4. Ориентаци имитатора 3 объекта в полости платформы 2 осуществл етсд поворотным устройством 5. Винты 6 закрепл ют имитатор в полости платформы. Передача ударного усили от возбудител 1 к имитатору 3 объекта осуществл етс с помощью подпружиненного бойка 7. Иксатор 8 и огра 1ичитель 9 служат дл предотвращени повторных соударений. Устройство работает следующим образом. Исследуемый преобразователь 4 ударных ускорений закрепл етс на имитаторе 3, посл чего последний устанавливаетс в полости платформы 2. Дл того, чтобы выбрать установочные зазоры и, тем самым устранить нежелательный дребезг с помощью винтов 6а и 66 производитс закрепление имитатора объекта. Дл этого сначала зат гиваютс винты 6а, которые конической поверхностью головки прижимают имитатор как к основанию 10 полости платформы, так и к .ее ударной поверхности 11. Винты 6 прижимают диск к основанию полости платформь (фиг. 2). Благодар тому, что бокова поверхность имитатора 3 объекта выполнена в виде шарового по са, а цилиндрическа полость платформы вьтолнена большего радиуса, чем максимальный радиус симметричного шарового сло , обеспечиваетс точ ный контакт боковой поверхности имитатора объекта с упорной поверхностью полости плат формы, а также самоцентровка имитатора объекта при начальной установке. Последнее значительно снижает величину дребезга. Возбудитель 1 нагрузки (молот) разгон етс до требуемой скорости и своей плоской поверхностью соудар етс с бойком 7. Усилие от бойка передаетс боковой поверхности имитаtopa 3 объекта, в котором формируетс нормированный импульс ударной деформации. Благодар выбранному соотношению между жесткостью диска и массой платформы, кинетическа энерги возбудител нагрузки расходуетс на создание деформации в объекте. Реакци преобразовател 4 на ударную деформацию определ етс с помощью соответствующих электроизмерительных приборов. Винты 6 раскручивают, поворотным устройством 5 захватывают имитатор 3 обьекта совместно с преобразователем 4 и устанавливают их в другом положении по отношению к направлению ударного возбуждени . В дальнейшем все операции повтор ютс и таким образом определ ютс КДЦЧ преобразовател . Нормированное, значение импульса деформации, достигаетс за счет определенной скорости соударени молота, а величина длительности импульса задаетс жесткостью его соудар ющейс поверхности. Дл удовлетворительной точности работы устройства необходимо, чтобы величина /х была больще некоторого определенного уровн ( - деформаци ; Ха. - поперечное ускорение), .Работа устройства считаетс удовлетворительной в случае, если сигнал на выходе исследуемого преобразовател , возникающий за счет его деформационной чувствительности на пор док выше сигнала за счет его поперечной чувствительности 6 при воздействии поперечного ускорени Х2, т. е. 6 7, 10е Xj/lOO, где - выражаетс в % (1). В насто щее врем уровень развити техники измерений ударных ускорений с помощью пьезоэлектрических датчиков можно охарактеризовать следующими типичными величинами 5%, I d 15 мм, где dp - диаметр (наибольший размер) основани . преобразовател . Следовательно, из конструктивных соображейий типичной нормой на размер имитатора d вл етс d 50 мм. Таким образом из (1) следует: -L-, Of У,, x/ -f-r -Принима во внимание, что дл рассматриваемой механической системы справедливо соотношение d Е (где с жесткость диска, m - масса платформы) можно записать: 7/ 1,7-10-d 1,7-10--50-10- :0,08-10-(2) Полученное условие показывает, что в общем случае ограничение надо накладывать на отношение массы платформы к жесткости 11митатора. Таким образом, дл удовлетворительно работы устройства необходимо, чтобы отноше ние массы платформы к жесткости имитатор бьшо ие менее 0,08- . Однако, чрезмерно увеличивать массу платформы .и уменьшать жесткость имитатора, не имеет смысла. Деист вительно, при выполнении услови (2) може наступить такой момент, когда сформированное поперечное ускорение будет определ тьс только ускорением центра имитатора за счет его деформации (случай когда диск упираетс в бесконечно массивное и жесткое тело). Перемещение центра диска в этом случае можно записать как; , Представив импульс деформации, как полуволну синусоидального сигнала длительностью t ;х. 1 мс, можно оценить величину ускорени центра диска .. max о Т . . Так как нельз дл диска получить ускорение меньше, чем , то на соотношение -у- целесообразно наложить и ограничение 2 сверху -e., или с учетом (3 Х2 - v 2-10Таким образом, целесообразное соотноше - ние массы платформы и жесткости диска в насто шее врем (определ етс типичными характеристиками испольэурмых датчиков) имеет диапазон 2-10- 7/ , 0,08-1(Г Использование изобретени позвол ет обеспечить получение КДДЧ преобразователей ударных ускорений при ударном режиме возбуждени и одном и том же закреплении. Это позвол ет сделать обоснованный выбор требуемого типа преобразовател , что в среднем в 2-3 раза уменьшает составл ющую погрешность измерени ударных ускорений за счет деформации обьекта испьггани , а, следовательно, увеличивает надежность оценки прочности исследуемой конструкции. Кроме того, предложенное устройство при необходимости может работать как испытательный стенд, а также с помощью его можно определ ть и другие характеристики преобразователей (например, диаграммы направленности ) . Форм у л а и 3 о б р е т е н и Устройство дл определени характеристик преобразователей ударных ускорений, содержащее возбудитель ударной нагрузки, платформу, на которой установлен с возможностью .поворота в ее полости имитатор объекта с закрепленным на нем преобразователем, ось которого перпендикул рна оси возбудител , отличающеес тем, что, с целью повышени ТОЧ1ГОСТИ определени круговых диаграмм деформационной чувствительности преобразователей , в нем имитатор объекта выполнен в ваде симметричного относительно диаметральной плоскости шарового сло и установлен с поджатием его боковой поверхности ;К внутренней . поверхности полости платформы в точке, диаметрально противоположной точке приложени нагрузки, при этом масса платформы относитс к жесткости имитатора объекта, как 2-10- , f- , 0,08-10-, где m - масса платформаы, кг;ц с - жесткость имитатора объекта, . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 513313, кл. G 01 Р 21/00, 1974. 2.Авторское.свидетельство СССР № 619864, кл. G 01 Р 21/00, 1976. 3.Авторское свидетельство СССР 1У 684365, л. .G 01 Р 21/00, 1975 (прототип).(54) DEVICE FOR DETERMINING THE CHARACTERISTICS OF IMPACT ACCELERATION CONVERTERS The invention relates to measurement technology and is intended for testing and calibrating impact acceleration transducers with determining their circumferential; deformation sensitivity needed to determine overloads based on the results of tests of real objects on the effect of spatial shock accelerations. A device is known in which, when testing objects for the impact of shock accelerations, piezoelectric transducers (sensors) of shock accelerations 1 are used to determine overloads from test results. However, these sensors also react to the deformation of the object on which they are installed, Often, cjouecTseHHo increases the measurement error of shock accelerations. A device for removing the radiation acceleration pattern of a shock accelerator piezotransducer, containing a hammer, an anvil in the form of a rigidly fixed cylinder with a hole for installing the piezotransducer in its center of symmetry 2, is known. hitting The transducer, in addition to the shock deformation, is affected by the transverse shock acceleration, as a result of which the accuracy of determining CDCF will be extremely low. In addition, the design of the device is very cumbersome. The closest in technical essence is a device containing exciters. shock load platform, on which an object simulator with a transducer mounted on it is installed with the possibility of rotation in its cavity, the axis of which is perpendicular to the axis of the exciter (3J. The known device has a compact design and wider functional capabilities. However, in the known device the accuracy CDCCH is also not high enough. 399 The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining circular deformation diagrams of the sensitivity of transducers in shock mode, It is achieved by the fact that in the device the simulator of the object is made in the form of a spherical layer symmetrical with respect to the diametral plane and installed with the side surface pressed against the inner surface of the platform cavity at a point diametrically opposite to the point of application of the load, while the platform weight relates to the rigidity of the simulator as 2-10- / / 0.08-10-, where m is the mass of the platform, kg; c is the rigidity of the object simulator, Fig. 1 shows the structure of the device; in fig. 2, section A-A in FIG. 1. The device contains a driver G load, a movable platform 2, an object simulator 3 made in the form of a spherical layer symmetrical about the diametral plane on which the transducer is fixed 4. The object simulator 3 is oriented in the cavity of the platform 2 by means of a rotating device 5. Screws 6 Fix the simulator in the cavity of the platform. The transfer of shock force from the exciter 1 to the simulator 3 of the object is carried out by means of a spring-loaded striker 7. The ixator 8 and the restrictor 9 serve to prevent repeated collisions. The device works as follows. The shock acceleration transducer 4 under investigation is fixed on the simulator 3, after which the latter is installed in the cavity of the platform 2. In order to select the installation clearances and, thus, eliminate the unwanted bouncing using screws 6a and 66, the object simulator is fixed. To do this, first tighten the screws 6a, which press the simulator to the base 10 of the platform cavity and to the impact surface 11 of the conical surface of the head. The screws 6 press the disk to the base of the platform platform (Fig. 2). Due to the fact that the side surface of the simulator 3 of the object is made in the form of a ball train and the cylindrical cavity of the platform is made larger than the maximum radius of the symmetric ball layer, an accurate contact of the side surface of the object simulator with the thrust surface of the platform cavity, as well as the self-centering simulator object upon initial installation. The latter significantly reduces the amount of chatter. The causative agent 1 of the load (hammer) accelerates to the required speed and its flat surface collides with the striker 7. The force from the striker is transmitted to the lateral surface of the imitation of the object 3, in which the normalized shock deformation pulse is formed. Due to the selected ratio between the disk stiffness and the mass of the platform, the kinetic energy of the load driver is spent on creating the deformation in the object. The response of the transducer 4 to shock deformation is determined using appropriate electrical measuring instruments. The screws 6 are unwound, the rotary device 5 seizes the simulator 3 of the object together with the converter 4 and sets them in a different position with respect to the direction of the shock excitation. Further, all operations are repeated and thus determined by the CDCCH converter. The normalized pulse deformation value is achieved at the expense of a certain speed of the impact of the hammer, and the magnitude of the pulse duration is determined by the rigidity of its impacting surface. For satisfactory accuracy of the device, it is necessary that the magnitude / x be greater than a certain certain level (- deformation; Xa - transverse acceleration). The device is considered satisfactory if the signal at the output of the converter under study is due to its deformation sensitivity The dock is higher than the signal due to its transverse sensitivity 6 when subjected to transverse acceleration X2, i.e. 6 7, 10e Xj / lOO, where is expressed in% (1). At present, the level of development of the technique of measuring shock accelerations using piezoelectric sensors can be characterized by the following typical values of 5%, I d 15 mm, where dp is the diameter (largest size) of the base. converter Therefore, from design considerations a typical standard for the size of the simulator d is d 50 mm. Thus, from (1) it follows: -L-, Of Y ,, x / -fr -We take into account that for the mechanical system under consideration, the relation d Е (where c is the hardness of the disk, m is the mass of the platform) can be written: 7 / 1.7-10-d 1.7-10--50-10-: 0.08-10- (2) The obtained condition shows that, in general, the restriction should be imposed on the ratio of the mass of the platform to the rigidity of the 11mitter. Thus, for satisfactory operation of the device, it is necessary that the ratio of the mass of the platform to the rigidity of the simulator should be less than 0.08. However, excessively increasing the mass of the platform. And reducing the rigidity of the simulator does not make sense. Obviously, if condition (2) is fulfilled, a moment may occur when the generated lateral acceleration will be determined only by the acceleration of the center of the simulator due to its deformation (the case when the disk abuts against an infinitely massive and rigid body). Moving the center of the disk in this case can be written as; By presenting a strain pulse as a half-wave of a sinusoidal signal of duration t; x. 1 ms, it is possible to estimate the magnitude of the acceleration of the disk center .. max o T. . Since it is not possible for the disc to receive acceleration less than, then the ratio –– –– it is advisable to impose a restriction 2 on top –e., Or taking into account (3 X2 – v 2-10). Thus, a reasonable ratio of the mass of the platform and the hardness of the disk is Presently (determined by typical characteristics of using sensors) has a range of 2-10-7 /, 0.08-1 (D Use of the invention allows for obtaining CDC transducers of shock accelerations under shock excitation mode and the same anchoring. This allows Do not make an informed choice of an inverter type, which, on average, reduces the component error in measuring shock accelerations by a factor of 2-3 due to the deformation of the object, and, consequently, increases the reliability of the evaluation of the strength of the structure under study. In addition, the proposed device can work as a test bench it can also be used to determine other characteristics of transducers (for example, radiation patterns). Formula 1 and 3 a device for determining the characteristics of impact acceleration transducers, containing a shock load pathogen, a platform on which an object simulator with a transducer fixed on it is installed in its cavity, the axis of which is perpendicular An axis of the exciter, characterized in that, in order to increase the exactness of determining the circular diagrams of the deformation sensitivity of the transducers, the object simulator is made in it symmetrical with respect to the diameter spherical layer of the ball and is installed with a preload of its side surface; To the inner. the surface of the platform cavity at the point diametrically opposite to the point of application of the load, while the platform mass refers to the rigidity of the object simulator, such as 2-10, f, 0.08-10, where m is the mass of the platforms, kg; c s is the rigidity object simulator,. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR N 513313, cl. G 01 R 21/00, 1974. 2. Authors. Certificate of the USSR No. 619864, cl. G 01 R 21/00, 1976. 3. The author's certificate of the USSR 1U 684365, l. .G 01 P 21/00, 1975 (prototype).