Устройство для воспроизведения инфранизкочастотных гармонических ускорений
Использование1 испытательная техника , стенды для воспроизведения ускорений. Сущность изобретения: на платформе маятника установлены испытуемый акселерометр и кронштейн. В кронштейне установлен упругий элемент в виде параллелограмма , который по одной из диагоналей, совпадающей с поперечной осью маятника с помощью двух хвостовиков через пьезоэлектрические толкатели связан с микрометрическими винтами, установленными в кронштейне. Стакан жестко связан с упругим элементом по другой его диагонали. В стаканах установлены две сообщающиеся между собой камеры, заполненные частично жидкостью Механизм отклонения маятника образован камерами и термокамерами с термоохладителем Рабочие полости камер связаны с термокамерами соединительными трубками и заполнены газом.2 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
CQLINAJlNCTYi IECKVIX
РЕСПУБЛИК (я)з G 01 Р 21/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1700485 (21) 4871188/10 (22) 02.10.90 (46) 23.09.92. Бюл. N,35 (71) Научно-исследовательский институт прикладной механики Научно-производственного объединения "Ротор" (72) А.И.Александров и B.Ã.TåðåõoB (56) Авторское свидетельство СССР
N 1700485, кл. 6 01 P 21/00, 1990. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫХ ГАРМОНИ IECKNX УСКОРЕНИЙ (57) Использование: испытательная техника, стенды для воспроизведения ускорений.
Сущность изобретения; на платформе маятника установлены испытуемый акселероИзобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для проверки и градуировки низкочастотных линейных акселерометров.
По основному изобретению (заявка
N 4678110, P.î. выд. от 27,06,90) известно устройство, содержащее основание, маятник с платформой для крепления исследуемых акселерометров, аэростатическую поворотную опору, измерительный прибор и механизм отклонения маятника от положения равновесия, Причем механизм отклонения маятника, состоит из двух частей, одна часть которого установлена на платформе и включает в себя две сообщающиеся между собой камеры, установленные на одинаковом расстоянии относительно вертикальной оси симметрии подвижной части, связанные между собой соединительной :Жп, 1763989 А2 метр и кронштейн. В кронштейне установлен упругий элемент в виде параллелограмма, который по одной из диагоналей, совпадающей с поперечной осью маятника, с помощью двух хвостовиков через пьезоэлектрические толкатели связан с микрометрическими винтами, установленными в кронштейне. Стакан жестко связан с упругим элементом по другой его диагонали. B стаканах установлены две сообщающиеся между собой камеры, заполненные частично жидкостью. Механизм отклонения маятника образован камерами и термокамерами с термоохладителем, Рабочие полости камер связань1 с термокамерами соединительными трубками и заполнены газом. 2 ил, 1 юй трубкой через регулируемый клапан и частично заполненные балансировочной жидкостью, другая — на основании, состоящая !О из двух герметичных термокамер, полу- (Л) проводникового термомикроохладителя, рабочие поверхности которого жестко кон- (ф тактируют с рабочими поверхностями тер- К ) мокамер, выход которых подключен другими соединительными трубками к заполненным газом полостям сообщающихся камер, фазочувствительного источника постоянного тока, выход которого подключен: к полупроводниковому термомикроохладителю, генератора электрических колебаний, подключенного одновременно на вход фазочувствител ьного источника постоя нного тока и контрольного прибора.
Однако, известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, 1763989 например, оно не позволяет регулировать чувствительность механизма отклонения маятника от положения равновесия, изменять ее величину, в том числе дистанционно, при подстройке в процессе его работы. 5
Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.
Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено кронштейном с двумя направляющими отверстиями t0 квадратного сечения, закрепленным жестко на платформе вдоль поперечной оси маятника, упругим элементом, выполненным в виде параллелограмма, состоящего из балочек прямоугольного сечения, двумя хвосто- 15 виками квадратного сечения, жестко связанными одним концом с упругим элементом по одной из его диагоналей, совпадающей с поперечной осью маятника, а другим — вставлены в направляющие отвер- 20 стия кронштейна, двумя стаканами, жестко связанными с упругим элементом по другой
его диагонали, совпадающей с продольной осью маятника, причем в этих стаканах закреплены сообщающиеся между собой ка- 25 меры, двумя микрометрическими винтами, ввернутыми в кронштейн вдоль оси хвостовиков упругого элемента, двумя пьезоэлектрическими толкателями, закрепленными каждый между соответствующим хвостови- 30 ком упругого элемента и микрометрическим винтом, вторым генератором электрических колебаний, выход которых подключен на и ьезотол кател ь.
На фиг.1 и фиг,2 представлен общий вид 35 устроиства.
Устройство состоит из основания 1, аэростатической поворотной опоры, содержащей неподвижную часть 2 и подвижную часть 3, выполненный в виде сферического 40 сегмента большого радиуса, снабженный платформой 4 для крепления исследуемого акселерометра 5 и линейной аэростатической направляющей (на фиг,1 и фиг.2 не показана). Зазор 6 между неподвижной ча- 45 стью 2 и маятником 1 заполнен газом, подводимым к аэростатической опоре по каналам, проходящим через основание 1, неподвижную часть 2 и линейную аэростатическую направляющую, от источника сжа- 50 того газа (на фиг.1 и фиг.2 не показано). На платформе 4 вдоль поперечной оси маятника 3 жестко закреплен кронштейн 7 с двумя направляющими отверстиями квадратного сечения. Упругий элемент 8, выполненный в 55 виде параллелограмма, состоящего из балочек прямоугольного сечения, с помощью двух- хвостовиков 9 квадратного сечения, жестко связанных с ним по одной из его диагоналей, совпадающей с поперечной осью маятника 3, установлен в кронштейне
7 и связан через пьезоэлектрические толкатели 10, подключенные к выходу второго генератора электрических колебаний 11 с микрометрическими винтами 12. В стаканах
13, жестко связанных с упругим элементом
8 по другой диагонали, совпадающей с продольной осью маятника 3, установлены две сообщающиеся между собой через регулировочный клапан 14 и соединительные трубки 15 камеры 16, Каждая из сообщающихся камер 16 частично заполнена балансировочной жидкостью 17, а свободные полости— газом. Камеры 16 являются исполнительным органом механизма отклонения маятника. Другая часть механизма отклонения установлена на основании 1 и включает в себя две герметичные термокамеры 19, полупроводниковый термомикроохладитель
20 (далее по тексту — термоохладитель), состоящий из определенным образом включенных между собой элементов, работа которых построена на использовании известного эффекта "Пельтье". Рабочие поверхности термоохладителя 20, которые подвергаются нагреву и охлаждению, контактируют через тонкий слой термопроводящей пасты с рабочими поверхностями герметичных термокамер 19, которые также нагреваются и охлаждаются. Рабочие полости 18 сообщающихся камер 16 и герметичных термокамер 19 связаны между собой соединительными трубками 21 и заполнены газом. В ыход фазочувствительного источника постоянного тока 23 подключен одновременно на вход фазочувствительного источника постоянного тока 22 и контрольный прибор 24. Измерительный прибор, предназначенный для измерения угла амплитуды и частоты колебаний маятника 3 от положения равновесия (на фиг.1 и фиг.2 не показан).
Устройство работает следующим образом.
Исследуемый акселерометр 5 закрепляют на платформе 4, Затем необходимо настроить исполнительный орган механизма отклонения на определенную чувствительность, Это производится следующим образом. При вращении микрометрические винты 12 через пьезоэлектрические толкатели 10, хвостовики 9 вызывают сжатие или растяжение упругого элемента 8, в том числе вдоль диагонали, совпадающей с продольной осью маятника 3, вызывая одновременно оппозитное смещение связанных с ним сообщающихся камер l6 (измерение базового расстояния L установки камер 16, определяющего чувствительность исполнительного органа). Таким образом, 1763989
35
55 производится грубая выставка чувствительности исполнительного органа механизма отклонения. Затем необходимо произвести точную выставку. Для этого необходимо с второго генератора электрических колебаний 11 подать на пьезоэлектрические толкатели 10 постоянный сигнал определенного уровня и полярности. При этом пьезоэлектрические толкатели 10 за счет "обратного пьезоэффекта" вызовут пропорциональное поданным сигналам смещение хвостовиков
9, а через них сжатие или растяжение упругого элемента 8, в том числе вдоль диагонали, совпадающей с продольной осью маятника 3, вызывая одновременно оппозитное смещение сообщающихся камер 16, а следовательно изменение базового расстояния 1. в том числе весьма малого уровня, обеспечивая таким образом точную выставку величины чувствительности исполнительного органа механизма нагружения.
Исследуемый.акселерометр 5 закрепляют на платформе 4. Затем подают с первого генератора электрических колебаний 23 на вход фазочувствительного источника постоянного тока 22 сигнал постоянного уровня, величина которого контролируется прибором 24. В результате этот сигнал вызовет подачу тока на полупроводниковый термоохладитель 20, при этом одна из его рабочих поверхностей будет нагреваться, а другая— охлаждаться до определенного перепада температур. Причем тепловая энергия от нагрева-охлаждения рабочих поверхностей термоохладителя 20 через тонкий слой теплопроводящей пасты вызовет нагрев одной и охлаждение другой рабочих поверхностей термокамер 19, Таким образом, давление газа, заполняющего свободные полости 18 в одной из сообщающихся камер, будет расти, а в другой — падать. Возникший в результате перепад давлений в сообщающихся камерах 16 приведет к вытеснению балансировочной жидкости 17 из камеры 16 с большим давлением в камеру 16 с меньшим давлением по соединительным трубкам 15 до уравнения давлений газа в камерах 16. В результате перераспределения масс столбов балансировочной жидкости 17 возникает момент вращения относительно центра масс маятника 3, который отклоняет маятник 3, а вместе с ним и платформу 4 с установленным на ней исследуемым акселерометром 5 на заданный угол относительно вектора силы тяжести, Величина угла отклонения маятника 3 от положения равновесия определяется с помощью измерительного прибора (на фиг,1 и фиг.2 не показан). Для изменения величины угла отклонения маятника 3 от положения равновесия необходимо подать с первого генератора электрических колебаний 23 постоянный сигнал другого уровня, а для изменения знака отклонения необходимо поменять его полярность. Таким образом, реализуется статический режим работы предлагаемого устройства.
Для задания динамического режима работы необходимо на фазочувствительный источник постоянного тока 22 подать с генератора электрических колебаний 23 гармонический сигнал, например, синусоидальной формы инфранизкой частоты, в результате давление газа в полостях 18 сообщающихся камер 16 за счет циклического нагрева и охлаждения рабочих поверхностей термокамер 19 термоохладителем
20 будет меняться также циклически, вытесняя поочередно балансировочную жидкость
17 то из одной, то из другой сообщающейся камеры 16, создавая вокруг центра масс маятника 3 момент вращения разного знака.
В итоге испытуемый акселерометр 5, установленный на платформе 4 будет совершать совместно с маятником 3 гармонические колебания инфранизкой частоты отйосительно вектора силы тяжести.
Регулировочный клапан 14 обеспечивает помимо дополнительной возможности регулирования частоты и амплитуды колебаний маятника 3 моделирование сложного колебательного движения маятника 3 относительно вектора силы тяжести, например задание одновременно постоянного угла отклонения и гармонических колебаний, При задании динамического режима работы устройства при необходимости возможно создание комбинированного воздействия на исследуемый акселерометр
5 за счет комбинации вышеописанного режима работы и создания периодического оппозитного смещения сообщающихся ка- . мер 16, возникающего при подаче с второго генератора электрических колебаний 23 гармонического сигнала определенной амплитуды и частоты на пьезоэлектрические толкатели 10.
Формула изобретения
Устройство для воспроизведения инфранизкочастотн ых гармонических ускорений по авт.св, ЛЬ 1700485, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональ- . ных возможностей за счет обеспечения регулирования чувствительности механизма отклонения маятника от положения равновесия, оно снабжено кронштейном с двумя направляющими отверстйями квадратного сечения, закрепленным жестко на платформе вдоль поперечной оси маятника, упругим элементом, выполненным в виде паралле1763989 лограмма, состоящего из балочек прямоугольного сечения, двумя хвостовиками квадратного сечения, жестко связанными одним концом с упругим элементом по одной из его диагоналей, совпадающей с поперечной осью маятника, а другим — вставлены в направляющие отверстия кронштейна, двумя стаканами, жестко связанными с упругим элементом по другой его диагонали, совпадающей с продольной осью маятника, причем в этих стаканах закреплены сообщающиеся между собой камеры, двумя микрометрическими винтами, ввернутыми в кронштейн вдоль оси хвостовиков упругого элемента, 5 двумя пьезоэлектрическими толкателями, закрепленными каждый между соответствующими хвостовиком упругого элемента и микрометрическим винтом, вторым генератором электрических колебаний, выход ко10 торого подключен к пьезотолкателям.
1763989
А-A
Составитель В. Терехов Техред М.Моргентал Корректор 3. Салко Редактор Т, Куркова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3454 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
