Файл: Видершайн, М. Н. Производственный контроль параметров элементов цифровой автоматики.pdf

можность свободного перемещения вверх и вниз между двумя

тору, который обеспечивает ограничение максимальной прило­ женной перегрузки. Принцип действия устройства заключается в следующем. Каретку вместе с закрепленным изделием подни­ мают на заданную высоту. Плунжер устанавливают в такое поло­ жение, которое обеспечивает необходимое уменьшение пиковой величины удара. При освобождении каретка падает на стальную плиту основания. После этого производят осмотр и функциональ­ ную проверку аппаратуры с целью обнаружения механических повреждений.

Линейные ускорения. При испытании изделий на воздействие линейных ускорений, их величины рекомендуется выбирать в соот­ ветствии с табл. 8.

Т а б л и ц а 8

В методике испытаний конкретных изделий указывают оси и направления ускорения и длительность выдержки. При увеличе­ нии скорости вращения центрифуга до установленной величины для получения заданного ускорения или при уменьшении ее скорости вращения до нуля величина тангенциального ускорения не должна превышать 10% от заданного значения линейного ускорения. Размеры центрифуги выбирают из условия, чтобы ни одна часть образцов при их размере до 10 см не испытывала ускорения, отли­ чающегося от заданного на ± 10%, а при размерах образцов, боль­ ших 10 см, ускорение всех частей образца находилось бы в пределах от — 10 до +30% от заданного значения линейного ускорения.

При креплении образцов к центрифуге их располагают в двух противоположных направлениях в трех взаимно перпендикуляр­ ных осях.

Длительность испытания с заданным линейным ускорением в общем случае равна 10 с. В технических условиях на изделие указывают, должен ли быть образец в рабочем или нерабочем состоянии.

Испытания изделия по определению устойчивости их в отноше­ нии воздействия линейного ускорения производят на центрифугах. Устройство центрифуги показано на рис. 19. Металлическая рама 2, укрепленная в центре на оси 4, приводится в движение электро­ двигателем 5. Испытуемый образец 3 крепят к концу рамы. На противоположном ее конце устанавливают груз 1 или аналогич­ ные образцы, обеспечивающие уравновешивание рамы. Центро­ бежное ускорение пропорционально расстоянию от оси вращения до центра тяжести испытуемого изделия. Это необходимо учиты­ вать при выборе центрифуги для испытаний крупногабаритных изделий. При испытании таких изделий, в случае, если длина рамы соизмерима с размерами изделия, различные точки изделия будут испытывать различные ускорения.

Ускорение изделия

g = l,l2Rn2- 10-5,

где g — центробежное ускорение в единицах силы тяжести

(9,81 м/с2);

R — расстояние от центра вращения до центра тяжести испы­ туемого изделия, см;

п — скорость вращения, об/мин.

Используя указанную выше формулу, можно определить гра­ диент ускорения точек 1 и 2 испытуемого изделия, если их расстоя­ ние от центра вращения равно соответственно R 1 и R 2, т. е.

gi — gi = U 2 я 2 ( Ra - R i ) - 10-5.

Для измерения ускорений используют акселерометры двух типов: пьезоэлектрические и тензометрические.

Принцип работы акселерометра можно пояснить с помощью рис. 20. Мерой ускорения устройства является величина пере­ мещения массы М относительно рамы акселерометра Р. Уравне­ ние движения массы определяется выражением

d2X _с йХ . К v d2Y

К— постоянная пружины подвески массы;

С— коэффициент кинематической вязкости. Таким образом, зная параметры системы и величину переме­

щения X, можно отградуировать прибор в единицах ускорения. Важным параметром акселерометра является его собственная резонансная частота (или частота собственных колебаний). Для обеспечения правильного показания акелерометра частота его собственных колебаний не должна находиться в пределах иссле­ дуемого диапазона частот механических нагрузок. Некоторые авторы указывают, что эту частоту необходимо выбирать в 5 раз больше верхней частоты исследуемого диапазона. Основными па­ раметрами акселерометров является также линейность характе­ ристики, зависимость показаний от температуры, малогабарит­

ность и др.

Пьезоэлектрические акселерометры находят большое распро­ странение в практике проведения испытаний аппаратуры на меха­ нические воздействия. Обычно в пьезоэлектрических акселеро­ метрах используются кристаллы титаната бария. Работа такого акселерометра основана на известном пьезоэлектрическом эффекте, возникающем в кристаллах некоторых веществ, когда под влия­ нием механических воздействий, например, при сжатии или изгибе на противоположных сторонах кристалла возникает э. д. с. Пьезоэлектрические акселерометры могут быть двух типов: аксе­

Противоположные поверхности кристалла серебрятся, и к ним припаиваются выходные контакты. Пружина 1 (рис. 21) служит для расширения диапазона ускоре­ ния, измеряемого акселерометром.

При ускорении аппаратуры, к кото­ рой прикреплен акселерометр, кри­ сталл сжимается благодаря дейст­ вию на него массы М. Возникающая на его поверхности э. д. с. пропор­ циональна ускорению. Измеряя ее величину, определяем ускорение, испытуемое прибором.

Пьезоэлектрический акселеро­ метр, работающий на изгиб (рис. 21, б), используют при более высоких значениях ускорений, чем акселеро­ метры, работающие на сжатие. В них пьезоэлектрические кристаллы при­ крепляют к балке из упругой фосфо-

6*

ристой бронзы. При воздействии ускорения балка изгибается, а вмёсте с ней изгибается и пьезоэлектрический кристалл. Вследствие этого на поверхности кристалла возникнет некоторая э. д. с., величина которой пропорциональна ускорению. Так как эквива­ лентные схемы пьезоэлектрических датчиков имеют высокое вы­ ходное сопротивление, то для получения хороших частотных характеристик таких устройств необходимо применять схемы с высоким входным сопротивлением, до нескольких сот или тысяч МОм. Таким требованиям удовлетворяют катодные повторители. Их наиболее часто и применяют при проектировании схем, исполь­ зующих пьезоэлектрические акселерометры.

Пьезоэлектрические акселерометры обладают рядом достоинств, из которых основными являются широкополосная частотная ха­ рактеристика, начиная от 2 Гц при собственной резонансной ча­ стоте в отдельных случаях до 70 кГц и широкий диапазон изме­ ряемых амплитуд ускорения — от долей g до 5000^ и выше. Кроме того, пьезоэлектрические акселерометры имеют малую массу и не требуют электрического питания.

рис. 22, принцип работы которого заключается в изменении сопро­ тивления плеч X и С уравновешенного моста вследствие воздей­ ствия ускорения. Сопротивления А и В взаимно уравновешиваются Источником питания моста выбирается постоянное или пере­ менное напряжение. Тензометрические элементы X и С изменяют свое сопротивление под воздействием ускорения. Тензометрический акселерометр имеет ряд недостатков по сравнению с пьезоэлектри­ ческим, из которых основными являются низкая резонансная ча­ стота (обычно не-выше 800 Гц) и низкий уровень выходных сигна­ лов. Однако такие акселерометры не требуют применения высоко­ омных катодных повторителей и с их помощью можно производить измерения на сверхнизких ча­

стотах.

Кроме указанных типов ис­ пользуются и другие виды аксе­ лерометров: струнные; с пере­ менным магнитным сопротивле-

Рис. 21. Пьезоэлектрические акселерометры:

84