Пиковые акселерометры, в которых используется пластическая деформация столбика (крешера), изготовленного из материалов с малой упругостью (отожженная медь, свинец, пластмасса и др.), получили название крешерных приборов. Конструктивно такой прибор (рис. 13, а) состоит из крешера 4 инерционного элемента 2 и пружины 3, помещенных в стальной корпус 1. В зависимости от измеряемых ускорений крешеры изготовляют различных диаметров из различных материалов.
Для измерений ускорений, меньших 50 000 м/с2, крешер выполняют в виде чашки (рис. 13,в) из стали или латуни с толщиной стенок Z...3 мм, которую заполняют свинцом. Инерционный элемент и крешер сопрягаются со стенками корпуса по скользящей посадке (рис.13 ,б).
В результате действия инерционной перегрузки
происходит деформация крешера. Задача измерения сводится к тому, что при
известных форме крешерного столбика, физико-механических свойств материалов
инерционного элемента и крешера по остаточной деформации 
l крешера
рассчитывают ударное ускорение.
Установлено, что если выполняется условие f0
(f0—собственная резонансная частота
инерционного элемента, т—длительность действия ударного ускорения, мс),
то можно провести статическое тарирование крешеров.
Рис. 13. Конструкции крешерных акселерометров:
а—с цилиндрическим крешером; б—с крешером в виде чашки; в — крешер в виде чашки
Пользуясь набором крешерных столбиков, можно определить дискретные значения ударного ускорения и построить график, характеризующий зависимость эффекта остаточной деформации, который проявляется в изменении диаметра лунки, составляемой инерционным элементом на крешере, от ускорения.
При испытаниях на воздействие одиночного удара крешерное устройство устанавливают на стол ударного стенда. После удара крешер снимают, измеряют диаметр лунки и по графику находят значение ускорения. Для повышения точности измерений ускорение определяют по средним данным трех измерений, полученных при выполнении трех ударов со сменяемыми крешерами.
Достоинствами пластических крешеров являются широкий диапазон измеряемых пиковых ускорений, малые размеры и автономность, а недостатками—низкая точность и невозможность оценки других параметров ударных воздействий.
К пиковым акселерометрам относятся также упругоконтактные приборы (рис. 14), отличающиеся от рассмотренных тем, что при ударе действие измеряемого ускорения создает инерционное усилие, вызывающее упругую деформацию соприкасающихся тел, изготовленных из материалов с высоким пределом упругости.
Одна из соприкасающихся поверхностей выполняется плоской, а другая сферической. Поверхности обрабатываются с высокой точностью и полируются. До измерений одна из поверхностей покрывается тонким равномерным слоем сажи или парафина. При ударе инерционное усилие создает упругую деформацию, о максимальном значении которой судят по радиусу отпечатка г на плоской поверхности. В соответствии с формулой Герца жесткость пары плоскость—сфера по мере увеличения усилия возрастает нелинейно, поэтому необходимо предварительно снять статистическую тарировочную характеристику. Упругоконтактные пиковые акселерометры характеризуются более высокой точностью, чем крешерные.
При необходимости
приблизительного измерения времени t{достижения заданного
ускорения или при необходимости определения достижения заданного ускорения
используют предельные индикаторные преобразователи(рис.15).
Рис.14 Конструкция упругоконтакт- Рис.15Индикаторный ного акселерометра преобразователь
Принцип действия предельных индикаторов удара основан на сравнении инерционной силы, возникающей при ударе и действующей на подвижный электрод 1 с силой предварительного поджатия Р подвижного электрода к неподвижному 3. Если поджатие осуществляется с помощью пружины, то Р=СS0, где C— жесткость пружины, а S0— ее предварительная деформация.
Если при действии ускорения в рабочем направлении инерционная сила Qуменьшает результирующую силу R= P—Qи Р>Q, электроды размыкаются, что фиксируется специальной электрической схемой.
Величину яи, на которую настроен индикатор, можно косвенно найти по усилию РТ, прикладываемому к подвижному электроду с массой Мд для размыкания контактов:
Частотный диапазон предельных индикаторов определяется упругой деформацией электродов и минимальным зазором, обнаруживаемым с помощью электрической схемы.
Наибольшее практическое применение получили электрические ИП, основанные на преобразовании изменения ускорения, скорости или перемещения при ударе в изменение взаимодействия между зарядами электрического поля. Лучшие результаты по измерениям значений основных параметров удара дают ИП, принцип действия которых основан на прямом пьезоэффекте. Остановимся на некоторых особенностях пьезоэлектрических ИП, применяемых
для измерений больших амплитуд ускорений интенсивных механических ударов (ап =150000...1 000000 м/с2). В указанных ИП используется принцип деформации (сжатие и растяжение) пьезоэлемента. В качестве материала пьезо-элемента могут применяться монокристаллические пьезоэлектрики, естественный и искусственный кварц, а также некоторые марки пьезокерамики. Монокристаллические пьезоэлектрики обеспечивают почти безынерционное преобразование деформации в электрический заряд, характеризуются широким динамическим диапазоном и высокой стабильностью. Однако они имеют более пологую амплитудную характеристику и .меньший коэффициент преобразования, поэтому в ряде случаев оказывается более целесообразным применять пьезокерамику, обеспечивающую получение более мощного полезного сигнала. Иногда используют синтетический кварц, обладающей большей прочностью и однородностью, чем естественный. Фирма «Брюль и Къер» изготовляет чувствительный элемент из пьезокерамики, которая в результате специальной обработки обладает высокими динамической и ударной стойко-стями и пренебрежимо малым сдвигом нуля, возникающим из-за накопления заряда под воздействием кратковременных механических колебаний и ударов. Особое внимание в конструкциях пьезоэлектрических ИП обращается на качество механических контактов между чувствительным элементом, инерционной массой и корпусом. Для обеспечения контактной жесткости наиболее целесообразно использование клеено-поджатого соединения. Пьезоэлектрические ИП ударных ускорений обладают прочным корпусом, с основанием которого жестко соединен установочный (крепежный) винт, что способствует надежному креплению и передаче к чувствительному элементу ударных воздействий с минимальными искажениями. Надежность электрических соединений ИП с внешней аппаратурой достигается соединительным кабелем, заделанным в корпус акселерометра.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.