Test Stand for Low-Frequency Calibration of Accelerometers

Abstract

ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ НИЗКОЧАСТОТНОЙ КАЛИБРОВКИ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ © 2019 М.Ю. Захарченко, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Технология и системы управления в машиностроении» А.О. Кузнецов, аспирант А.С. Яковишин, ассистент кафедры «Технология и системы управления в машиностроении» В.П. Батищев, магистрант Б.Н. Костянчук, магистрант О.В. Захаров, доктор технических наук, доцент, профессор Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., Саратов (Россия) Ключевые слова: акселерометр; калибровка акселерометров; вращение в поле силы тяжести; калибровочный стенд; калибровочный вибростенд; виброметр; АЧХ; ФЧХ. Аннотация: Существующие на сегодняшний день средства и методы вибрационных испытаний находят свое применение во многих областях науки и техники, особенно в приборостроении, где требуется испытательное или калибровочное воздействие на испытуемый прибор или детали узлов машин. При инженерно-сейсмологических исследованиях для мониторинга технического состояния и изучения характеристик сооружений и конструкций наибольшее применение получили измерительные приборы-сейсмоакселерометры с пределами измеряемых ускорений от 10-3 м/с 2 до нескольких м/с 2 , характеризующиеся диапазоном измеряемых частот от 0,1 до 100 Гц. Изменение вибраций этого диапазона частот предъявляет особые требования к характеристикам средств измерений, а также к методам их испытаний и калибровки. Однако на практике наибольшее распространение получили электродинамические калибровочные вибростенды, работающие в частотном диапазоне от 5 Гц до 20 кГц с амплитудой до нескольких десятков м/с 2. В статье рассмотрены особенности методики калибровки индукционных и пьезоэлектрических акселерометров путем поворота оси чувствительности испытуемого прибора в гравитационном поле Земли, приведены примеры средств и методов испытаний иными способами на электродинамических, механических и гидравлических вибростендах. Проанализированы достоинства и недостатки рассматриваемой методики испытаний и калибровки по сравнению с аналогичными. Описана конструкция и работа калибровочного стенда, основанная на повороте оси чувствительности испытуемого прибора в гравитационном поле Земли; приведены формулы для расчета входного ускорения, действующего вдоль оси чувствительности прибора. На основании этого предложена кинематическая схема стенда, математическая модель методики калибровки в виде структурной схемы. В статье представлены экспериментально полученные данные испытуемого прибора: амплитудночастотная характеристика и фазо-частотная характеристика датчика. Проведено сравнение экспериментальных данных с данными, полученными из математической модели процесса калибровки.