2. ПОВЕРКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИЙ И УДАРА

Общие положения. Градуировка средств измерений, как правило, произво дится в нормальных условиях, т. е. при минимальном отклонениивлияющих величин от нормальных значений. Применительно к средствам измерений параметров движения ставится требование поддержания определенной формы кривой зависимоеги измеряемой величины от времени гармонической — для поверки в вибрационном режиме и оптимальной (рис. 1) — для поверки в ударном режиме Вследствие существенной нелинейности, наблюдаемой у многих рабочих средств измерений, градуировка всех рабочих средств должна производиться в режиме, в котором они применяются Как правило, средства измерений подлежат комплектной поверке, однако в случаях, когда поверка наименее стабильных элементов средств измерений может производиться более часто, большую точность измерений может обеспечить поэлементная поверка [11].

Поверка средств измерений параметров вибрации и удара включает кроме градуировки ряд контрольно-измерительных операций, позволяющих убедиться в полной исправности и стабильности показаний поверяемой аппаратуры. Типичными предварительными операциями являются внешний осмотр и проверка работоспособности; определение электрических параметров элементов поверяемого устройства, определение основнпх динамических характеристик; определение важнейших коэффициентов влияния.

Рис. 1. Оптимальная форма кривой зависимости измеряемом величины от времени для поверки средств измерений в ударном режиме нормированное время; время, длительность действия ударного импульса)

Градуировка поверяемого устройства обычно производится при нескольких значениях измеряемой величины (при неизменной частоте или длительности фронта). Кроме того, градуировку выполняют при нескольких значениях частоты или длительности фронта, но при постоянном уровне сигнала.

Образцовая поверочная аппаратура, применяемая для поверки средств измерений, должна отвечать специфическим требованиям, важнейшими из которых являются [11, 16] необходимая точность воспроизведения измеряемой величины или заданного ее параметра; строго одинаковое значение измеряемой величины на входе образцового и поверяемого средств измерений; обеспечение нормальных условий поверки и заданной формы кривой зависимости величины от времени. При этом предпочтение отдается образцовым установкам, реализующим абсолютный метод измерения, когда результат измерений определяется по данным измерений основных физических величин, а в случае необходимости — значениям физических констант.

Поверка виброизмерительных устройств. Вибронзмерительиые устройства градуируют на образцовых вибрационных установках [6]. К наиболее распространенным установкам относят электродинамические вибрационные установки ( Гц), ОИВУ-2 (1 — 100 Гц), СОВКУ-68 (1 — 300 Гц и Гц); камертонные установки ( Гц); пьезоэлектрические вибрационные установки (8, 10, 13,

В качестве образцового средства измерений используют встроенный образцовый измерительный вибропреобразователь с образцовым электронным вольтметром. На низких частотах в схему вводят согласующий усилитель, обладающий необходимым входным сопротивлением (в Ом)

где частота вибрации, Гц, с — суммарная емкость преобразователя и входных цепей согласующего усилителя,

При поверке точных средств измерений образцовым средством является интерференционный измеритель амплитуды виброперемещения (см, гл. VI), по

показаниям которого находят амплитуду виброускорения гармонических колебаний по формуле

Входной сигнал определяют путем многократного измерения электронным вольтметром действующего или амплитудного выходного напряжения преобразователя. Коэффициент преобразования находят по одному из двух соотношений.

где амплитудные значения напряжения и ускорения; среднеквадратичные значения тех же величин.

Для области низких частот находят применение двойные центрифуги, в которых на основной вращающейся платформе закреплена дополнительная, несущая на себе поверяемый датчик. Воспроизводимое двойной центрифугой ускорение

где и — угловые скорости основной и дополнительной платформы; — расстояние между осями платформ.

На установке поверяют акселерометры с малым коэффициентом влияния поперечных составляющих ускорения, так как эти составляющие периодически достшают значения основной составляющей при фазовом сдвиге 90°

Поверка средств измерений параметров ударного движения, кроме указанных выше предварительных операций, включает определение коэффициента преобразования в вибрационном режиме на одной частоте с целью сравнения его с данными градуировки в основном (ударном) режиме. В качестве образцового средства измерений рекомендуются электродинамические ударные установки или технические характеристики которых должны отвечать установленным требованиям. Для больших длительностей действия ударных ускорений используют установки с параметрическим возбуждением по при малых длительностях — установки, в которых ударное движение создается на торце цилиндрического стержня (механического волновода) в результате воздействия на другой торец электромагнитных сил [11].

Акселерометр (или преобразователь) признают непригодным в случаях, когда среднеквадратичное отклонение результатов превышает в вибрационном режиме или в ударном режиме (для одной из длительностей фронта) и когда расхождение коэффициента преобразования в вибрационном и ударном режиме (для одной из длительностей фронта) по абсолютной величине более 20%.

Динамические свойства преобразователя оценивают по соотношению коэффициентов преобразования в ударном режиме для разных значений длительности фронта.

Градуировка акселерометров постоянного ускорения. В области ускорений меньших градуировка осуществляется на поворотных столах. При наклоне плоскости платформы стола по отношению к горизонту на угол а составляющая ускорения свободного падения, направленная вдоль измерительной оси акселерометра,

С целью повышения точности некоторые столы допускают поворот вокруг второй горизонтальной оси, перпендикулярной первой. При градуировке указанным методом перпендикулярно измерительной оси акселерометра действует ускорение поэтому наряду с погрешностями задания углов ориентации акселерометра нижний предел градуировки определяется коэффициентом влияния поперечных составляющих ускорения.

В области ускорений для градуировки акселерометров применяют центрифуги. При угловой скорости ротора центрифуги со ускорение точки, удаленной на расстояние от оси вращения, и направлено по радиусу.

Конструктивно ротор представляет собой сбалансированный рычаг; в наиболее точных установках применяют воздушные подшипники [13]

Градуировка датчиков параметров углового движения. Для градуировки этих датчиков разработаны электромеханические образцовые установки В одной из них якорь электродвигателя с возбуждением постоянным током, связанный с основанием торсионом, возбуждается переменным током на собственной частоте системы, что позволяет получить угловые ускорения до при частотах до 20 Гц [8] Перспективны также специальные электродинамические виброустановки, схема одной из таких установок японской фирмы Shinken Co., Ltd показана на рис 2.

Рис. 2. Электродинамическая установка для создания угловой вибрации: 1 — сердечник из магнитного материала, 2 — ярмо, 3 — вибростол, 4 — катушка возбуждения вибрации, питаемая переменным током, 5 — катушка намагничивания