Безвесільна О.М., д.т.н., профессор; Козько К.С., аспірант,

Чепюк Л.О., ст. викладач

Національний технічний університет України "КПІ"

Житомирський державний технологічний університет, Україна

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ГРАДУЮВАННЯ АКСЕЛЕРОМЕТРА

Градуювання - це метрологічна операція, за допомогою якої засіб вимірювань (міра або вимірювальний прилад) забезпечується шкалою або градуювальною таблицею (кривою). Для проведення градуювання акселерометра використаємо експериментальну установку, що наведено на рис. 1.

Рис. 1. Експериментальна установка для градуювання акселерометра

На рис. 1 позначено: 1 – корпус; 2 – поворотна ручка (для грубого регулювання); 3 – поворотна ручка (для точного регулювання); 4 – вал; 5 – відлікова шкала; 6 – кронштейн; 7 – акселерометр; 8 – приєднувальні проводи; 9 – прижимні гайки; 10 – вольтметр; 11 – джерело живлення.

Градуювання акселерометра відбувається при нахиленні його відносно положення рівноваги на деякий кут. Градуювання приладу відбувається за допомогою поворотної ручки 2 експериментальної установки (рис. 1). При цьому повертається вал 4, кронштейн 6, а також закріплений на кронштейні акселерометр 7. Акселерометр живиться напругою 12В від джерела живлення 11. Кут повороту керується по відліковій шкалі 5 (рис 2). Вихідний сигнал знімається з вольтметра 10. Градуювання відбувається при нахиленні акселерометра за і проти годинникової стрілки (рис. 3).

Рис. 2. Схема проходження акселерометра по відліковій шкалі

Рис.3. Схема нахилу акселерометра

 

Проведено цикл вимірювань, які показані у вигляді табл. 1, 2, 3 і за результатами яких побудовано характеристику акселерометра (рис. 4 і 5).

Рис. 4 Залежність вихідної напруги від кута нахилу для різних напруг збудження

Рис. 5. Залежність вихідної напруги від кута нахилу для напруги збудження Uзбуд=5В

Таблиця 1

Залежність вихідної напруги від кута нахилу для різних напруг збудження

j°

Uзбуд=3В

Uзбуд=4В

Uзбуд=6В

j°

Uзбуд=3В

Uзбуд=4В

Uзбуд=6В

Uвих,В

Uвих,В

Uвих,В

Uвих,В

Uвих,В

Uвих,В

0

1,65

1,64

1,63

190

1,6

1,56

1,42

10

1,67

1,66

1,65

200

1,57

1,52

1,35

20

1,69

1,7

1,69

210

1,55

1,48

1,3

30

1,72

1,73

1,73

220

1,5

1,42

1,25

40

1,74

1,76

1,77

230

1,47

1,38

1,19

50

1,75

1,78

1,81

240

1,45

1,35

1,13

60

1,77

1,79

1,83

250

1,44

1,33

1,1

70

1,78

1,81

1,85

260

1,43

1,31

1,08

80

1,79

1,82

1,86

270

1,43

1,31

1,07

90

1,79

1,82

1,86

280

1,44

1,32

1,08

100

1,78

1,81

1,84

290

1,45

1,33

1,11

110

1,78

1,8

1,82

300

1,47

1,37

1,16

120

1,76

1,79

1,8

310

1,48

1,4

1,21

130

1,75

1,77

1,77

320

1,51

1,45

1,28

140

1,73

1,74

1,73

330

1,54

1,5

1,35

150

1,71

1,71

1,69

340

1,58

1,54

1,45

160

1,68

1,69

1,63

350

1,61

1,58

1,55

170

1,66

1,65

1,58

360

1,64

1,63

1,63

180

1,63

1,6

1,5

190

1,6

1,56

1,42

 

Таблиця 2

Залежність вихідної напруги від кута нахилу для напруги збудження Uзбуд=5В

 

j° 

 Uвих,мВ

j° 

 Uвих,мВ

0

1890

200

1300

20

1860

220

1368

40

1810

240

1484

60

1745

270

1654

90

1635

290

1745

110

1515

310

1810

130

1437

330

1860

150

1341

360

1890

180

1261

 

 

 

Таблиця 3

Експериментальні дослідження акселерометра

Кут a

Показання вольтметра U, мВ

Середнє значення напруги, , мВ

Прискорення  a=g×sina,, м/с

За год. стрілкою

Проти год. стрілки

За год. стрілкою

Проти год. стрілки

За год. стрілкою

Проти год. стрілки

Пр.хід

Зв. хід

Пр. хід

Зв. хід

Пр. хід

Зв. хід

Пр. хід

Зв. хід

0°

580

555

555

490

578

581

579

500

573

531

0

10°

483

458

640

600

480

480

640

620

470

625

1,7

20°

396

378

720

714

400

400

721

714

390

717

3,35

30°

332

325

795

790

335

333

796

790

330

793

4,9

40°

297

290

875

886

300

300

876

885

297

880

6,3

50°

278

272

923

938

275

280

923

940

277

933

7,51

60°

266

260

982

990

265

267

983

980

268

984

8,49

70°

258

255

1010

1013

255

258

1010

1010

257

1011

9,21

80°

255

254

1030

1029

253

255

1031

1030

254

1030

9,65

90°

252

252

1040

1040

250

250

1041

1040

251

1040

9,8

 

 

Проводимо обробку результатів. Розраховуємо середні значення вихідних напруг.

,

 

де n - кількість циклів вимірів. Записуємо середні значення

Відхилення інерційної маси акселерометра проти годинникової стрілки відносно нейтральної вісі відповідає дії від'ємного прискорення, за годинниковою стрілкою – додатного.

Будуємо експериментальну залежність вихідної напруги Ue від прискорення a (Ue(a)), яке розраховується за формулою (1).

,

(1)

де a – кут нахилу акселерометра, що відраховується по відліковій шкалі; g=9.8м/c2 – прискорення сили тяжіння. Значення прискорення а приведені у таблиці 1.

На цьому ж графіку будуємо теоретичну залежність напруги від прискорення (Uт(a)) на діапазоні зміни прискорення від -20 до 20 м/с2 (рис. 5).

Рис.5. Графіки теоретичної Uт(а) та експериментальної Ue(a) залежності вихідної напруги акселерометра від діючого прискорення

Виводи

Розглянута експериментальна установка для градуювання акселерометра та виконано градуювання вібраційного акселерометра.