Демпфирование акселерометра, для увеличения диапазона Опции

[rat]

Есть акселерометр с диапазоном измеряемых ускорений 24g. Вопрос - если его поместить в некую демпфирующуй среду, то вырастит ли диапазон измеряемых ускорений? Интуитивно понятно, что диапазон должен вырасти, но хотелось бы мнение подкованных в механике товарищей.

[meloden]

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=98368

Есть собственно производители, которые видимо как минимум достаточно неплохо владеют тематикой, почему бы Вам не спросить собственно их?

[alexvu]

Диапазон не вырастет, так можно только сгладить резкие пики.
Вот интуитивно представьте, Вы поставили датчик с "среде" на центрифугу и включили.
Датчик доедет до края "среды" и упрется в стенку, и получит полное ускорение.

[rat]

Диапазон не вырастет, так можно только сгладить резкие пики.
Вот интуитивно представьте, Вы поставили датчик с "среде" на центрифугу и включили.
Датчик доедет до края "среды" и упрется в стенку, и получит полное ускорение.

Уточняю, нужно измерять именно ускорение резких коротких ударов, а не постоянное ускорение.

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=98368

Есть собственно производители, которые видимо как минимум достаточно неплохо владеют тематикой, почему бы Вам не спросить собственно их?

Вы правы, обязательно спрошу, но это вопрос не схемотехники или стандартного применения, это нестандартное применение, вопрос "механический" и производитель может быть "не в теме".

[Herz]

Есть акселерометр с диапазоном измеряемых ускорений 24g. Вопрос - если его поместить в некую демпфирующуй среду, то вырастит ли диапазон измеряемых ускорений? Интуитивно понятно, что диапазон должен вырасти, но хотелось бы мнение подкованных в механике товарищей.

Уточняю, нужно измерять именно ускорение резких коротких ударов, а не постоянное ускорение.

Однозначно. Для этого подходят самого разного рода виброгасители.

[Tanya]

Интуитивно понятно, что диапазон должен вырасти, но хотелось бы мнение подкованных в механике товарищей.

Мне тоже понятно. Интеграл будет сохраняться.

[rat]

Однозначно. Для этого подходят самого разного рода виброгасители.

Поподробнее пожалуйста. Есть ли методика расчета? Данные по возможным к применению материалам? Типовые решения?

Мне тоже понятно. Интеграл будет сохраняться.

Интересует расширение диапазона при коротких сильных ударах. Нужна теория по этому вопросу, характеристики применяемых материалов, типовые решения, методики расчета.

[Tanya]

, методики расчета.

Какая такая методика? Грузик на пружинке. Резкий удар приводит к начальной скорости = интеграл от ускорения по времени. Т.е Вы никак не сможете определить силу удара (ускорение), а только импульс.
Теперь грузик будет колебаться. Максимальное ускорение будет при остановке в положении равновесия. Интегралы будут равны. Это все в предположении, что масса подвижной части много меньше той. по которой ударяют. И без трения.
Но можно так задемпфировать, что ничего не будет видно.

[rat]

Какая такая методика? Грузик на пружинке. Резкий удар приводит к начальной скорости = интеграл от ускорения по времени. Т.е Вы никак не сможете определить силу удара (ускорение), а только импульс.
Теперь грузик будет колебаться. Максимальное ускорение будет при остановке в положении равновесия. Интегралы будут равны. Это все в предположении, что масса подвижной части много меньше той. по которой ударяют. И без трения.
Но можно так задемпфировать, что ничего не будет видно.

Методика расчета это пошаговая инструкция для выполнения чего-либо человеком, не делавшим этого раньше, перед инструкцией теоретическое обоснование.

[АНТОН КОЗЛОВ]

Методика расчета это пошаговая инструкция для выполнения чего-либо человеком, не делавшим этого раньше, перед инструкцией теоретическое обоснование.

Как в "Воздушных приключениях" - германская армия действует по уставу и инструкциям.

[Tanya]

Методика расчета это пошаговая инструкция для выполнения чего-либо человеком, не делавшим этого раньше, перед инструкцией теоретическое обоснование.

И все это Вы хотите получить совершенно бесплатно и даже не тратить зря время на обдумывание?

[rat]

И все это Вы хотите получить совершенно бесплатно и даже не тратить зря время на обдумывание?

Ну без обдумывания в любом случае не обойдется. А по поводу бесплатности - да, собственно для этого этот форум и существует. Я понимаю, что собрать свои мысли в методику сложно, либо лень, но надеюсь на помощь комрадов.

[Tanya]

Ну без обдумывания в любом случае не обойдется. А по поводу бесплатности - да, собственно для этого этот форум и существует. Я понимаю, что собрать свои мысли в методику сложно, либо лень, но надеюсь на помощь комрадов.

Вот Ньютона, говорят, яблоко стукнуло... И он придумал. Можно и Вам подумать в эту сторону.

[rat]

Вот Ньютона, говорят, яблоко стукнуло... И он придумал. Можно и Вам подумать в эту сторону.

Еще раз говорю, что форум и создан для помощи, что бы избежать сидений под фруктовыми деревьями в ожидании травматизма от падающих предметов.

[Guest_@Ark_*]

Уточняю, нужно измерять именно ускорение резких коротких ударов, а не постоянное ускорение.

Если у Вас задача одномерная, и направление удара заранее известно, то можно расположить ось акселерометра под определенным углом к оси направления удара. Реальное ускорение и измеренное (его проекция) будут отличаться на косинус угла. Таким образом, получите расширение диапазона измерения ускорений, потеряв в точности измерений. Нужно только быть уверенным, что акселерометр способен без разрушения выдерживать подобные ускорения - направленные не по оси измерения, но превышающие его рабочий диапазон.

[Tanya]

Еще раз говорю, что форум и создан для помощи, что бы избежать сидений под фруктовыми деревьями в ожидании травматизма от падающих предметов.

Вот я Вам и помогала, а Вы не хотите тратить время на обдумывание того, что пришло в голову Ньютону.

[rat]

Если у Вас задача одномерная, и направление удара заранее известно, то можно расположить ось акселерометра под определенным углом к оси направления удара. Реальное ускорение и измеренное (его проекция) будут отличаться на косинус угла. Таким образом, получите расширение диапазона измерения ускорений, потеряв в точности измерений. Нужно только быть уверенным, что акселерометр способен без разрушения выдерживать подобные ускорения - направленные не по оси измерения, но превышающие его рабочий диапазон.

Спасибо, дорогой комрад. Идея красивая, но к сожалению, оси три, направление удара заранее неизвестно.

[Tanya]

Спасибо, дорогой комрад. Идея красивая, но к сожалению, оси три, направление удара заранее неизвестно.

А Вы бросайте осторожно вниз не давая разориентироваться осям. Сначала по одной...

[rat]

Вот я Вам и помогала, а Вы не хотите тратить время на обдумывание того, что пришло в голову Ньютону.

Обдумывал все выходные. Но. Хотелось бы найти готовую проверенную методику, наверняка кто-то с подобным уже сталкивался. Ваша идея мне понятна, сейчас пытаюсь сопрягать ее с законом Гука, что бы хотя бы ориентировочно посчитать характеристики демпфера.

А Вы бросайте осторожно вниз не давая разориентироваться осям. Сначала по одной...

Юмор заценил

[Guest_@Ark_*]

Идея красивая, но к сожалению, оси три, направление удара заранее неизвестно.

Если немного подумаете, то сможете распространить этот метод и на три измерения. Акселерометров (линейных) потребуется больше чем три. Одно требование остается неизменным - они не должны разрушаться при "зашкаливании" или боковых ускорениях, выходящих за пределы их рабочего диапазона.

Сообщение отредактировал @Ark - Jan 15 2012, 13:56

[rat]

Если немного подумаете, то сможете распростанить этот метод и на три измерения. Акселерометров (линейных) потребуется больше чем три. Одно требование остается неизменным - они не должны разрушаться при "зашкаливании" или боковых ускорениях, выходящих за пределы их рабочего диапазона.

Спасибо, подумал
Но идея с демпфером все-таки реально проще и дешевле. Пытаюсь осилить математику процесса и прикинуть демпфер.

[Guest_@Ark_*]

Но идея с демпфером все-таки реально проще и дешевле.

Только на первый взгляд...

[rat]

Только на первый взгляд...

Резиновая прослойка дешевле пары-тройки дополнительных акселерометров.

[Guest_@Ark_*]

Резиновая прослойка дешевле пары-тройки дополнительных акселерометров.

Конечно. В том случае, если точность измерения Вас мало интересует.

[rat]

Конечно. В том случае, если точность измерения Вас мало интересует.

Да, к счастью да

[Alexashka]

Какая такая методика? Грузик на пружинке. Резкий удар приводит к начальной скорости = интеграл от ускорения по времени. Т.е Вы никак не сможете определить силу удара (ускорение), а только импульс.

Никак не сможем? А применить согласованную фильтрацию?

[Tanya]

Юмор заценил

Нет.
И Гук тут не нужен. Чем хорош закон сохранения импульса по сравнению с законом сохранения энергии... Тем, что он выполняется без изъятия.

Никак не сможем? А применить согласованную фильтрацию?

Мы же не знаем время соударения. Начиная с некоторого малого времени это практически невозможно. Да и не нужно ТС.

[Alexashka]

Мы же не знаем время соударения. Начиная с некоторого малого времени это практически невозможно. Да и не нужно ТС.

Согласен, тем более при использовании копеешных акселерометров. Имхо лучше не боротся с ускорением а применить подходящие для этого датчики. Например пьезоэлектрические. Можно сделать самому буквально из подручных средств.
ЗЫ. хотя возможно у ТС хороший акселерометр с высоким разрешением, тогда зная параметры демпфированной системы можно с некоторой погрешностью восстановить форму импульса, по крайней мере на частотах в 10 раз выше частоты резонанса (среза) неплохо получалось.

[Tanya]

можно с некоторой погрешностью восстановить форму импульса, по крайней мере на частотах в 10 раз выше частоты резонанса (среза) неплохо получалось.

Так это и не нужно. А интеграл от ускорения (импульс) - то, что нужно ТС, можно очень точно определить.

[Alexashka]

Так это и не нужно. А интеграл от ускорения (импульс) - то, что нужно ТС, можно очень точно определить.

Странно, а мне показалось ему нужно измерять именно ускорения

[Tanya]

Странно, а мне показалось ему нужно измерять именно ускорения

Он же ясно написал про очень резкий удар. Это означает, что время удара намного меньше измерительных возможностей.
Время упругого удара твердых тел можно оценить из скорости звука и длины тела.
Ускорение чего можно так определить?

[Alexashka]

Время упругого удара твердых тел можно оценить из скорости звука и длины тела.
Ускорение чего можно так определить?

Не думаю что для 24G это критично, если конструкция металлическая...

[Tanya]

Не думаю что для 24G это критично, если конструкция металлическая...

Ну почему же. Молоток видели? Например, по колоколу стучит. Пусть скорость до удара 1 м в секунду, время соударения -100 микросекунд. Ускорение будет порядка 10000. Среднее. Около 1000 Ваших G.

[Alexashka]

Около 1000 Ваших G.

Я подозревал что Вы не с Земли

И собственно о 1000G разговор не шел, но даже если так, -что мешает поставить датчик на пятке молотка? Допустим молоток это стальной стержень.

[rat]

Блин, писанины много, а по делу ничего ( Предположим бьем вашим молотком по колоколу, получаем 1000g. Потом клеим на молоток полоску резины, опять бьем, получаем 10g. Внимание вопрос - какова толщина резины?

[Herz]

Блин, писанины много, а по делу ничего ( Предположим бьем вашим молотком по колоколу, получаем 1000g. Потом клеим на молоток полоску резины, опять бьем, получаем 10g. Внимание вопрос - какова толщина резины?

Блин, а ключи от квартиры, где деньги лежат? Внимание, вопрос: Вы вообще самостоятельно что-нибудь делать собираетесь?

[rat]

Блин, а ключи от квартиры, где деньги лежат? Внимание, вопрос: Вы вообще самостоятельно что-нибудь делать собираетесь?

Не просто собираюсь, но и делаю ))) Интересно было, мож кто чего дельного предложит )))

[Tanya]

Не просто собираюсь, но и делаю ))) Интересно было, мож кто чего дельного предложит )))

Вам же предложили бросить это дело... с некоторой высоты прямо на ось.

Блин, писанины много, а по делу ничего ( Предположим бьем вашим молотком по колоколу, получаем 1000g. Потом клеим на молоток полоску резины, опять бьем, получаем 10g. Внимание вопрос - какова толщина резины?

Внимание - ответ - время столкновения стало в 100 раз больше. А толщина может быть разной.

[rat]

Всем спасибо. Вопрос решен.

[gregory]

Всем спасибо. Вопрос решен.

Вряд ли он решен.
При коротком времени удара Вы увидите звон на собственной резонансной частоте акселерометра . А в резонансе чувствительность акселерометра в десятки раз выше паспортной. Увеличив время соударения на порядки , Вы звона акселерометра не увидите, зато, возможно, увидите звон на резонансной частоте своего демпфера, которая намного ниже и с более низкой добротностью.

[rat]

Вряд ли он решен.
При коротком времени удара Вы увидите звон на собственной резонансной частоте акселерометра . А в резонансе чувствительность акселерометра в десятки раз выше паспортной. Увеличив время соударения на порядки , Вы звона акселерометра не увидите, зато, возможно, увидите звон на резонансной частоте своего демпфера, которая намного ниже и с более низкой добротностью.

Вопрос состоял в помощи по теории расчета демпфера. Теперь ее есть у меня. А по поводу готового работающего демпфера - конечно все сложности еще впереди.

[Andrey_1]

Вопрос состоял в помощи по теории расчета демпфера. Теперь ее есть у меня. А по поводу готового работающего демпфера - конечно все сложности еще впереди.

Кусок резины под шпильку акселерометра. См на сайте Брюль и Къера у них раньше были спец механические ФНЧ.
Такой девайс ограничивает частотный дипазон. Вообще чтобы не влиял установочный резонанс акселерометра - собственная масса на жесткости соединения с объектом для этого достаточно ФНЧ в усилителе заряда.

[alexvu]

Параметры резины и др. демпфирующих материалов очень сильно зависят от температуры, имейте в виду.
Только металл. пружины дают хорошую стабильность.

[Herz]

Параметры резины и др. демпфирующих материалов очень сильно зависят от температуры, имейте в виду.
Только металл. пружины дают хорошую стабильность.

Очень сильное замечание. Не знал. А есть объяснения, доказательства?

[Serj78]

Очень сильное замечание. Не знал. А есть объяснения, доказательства?

Доказательств насчет резины предостаточно. Это вообще удивительный материал, при повышении температуры она сжимается и скорость свободно сокращения становится меньше.

Практический опыт: 4 ножки из пористой резины диаметром 12мм, на них висит квадратик 4х4см с массой 12г. при охлаждении до -25 градусов демпфирование на частотах 100-400гц падает на 5-6дб, (по напряжению), на частотах в несколько килогерц- на 10-12дб.

[НЕХ]

Попадалась в руки резина, кажется, борсилоксановый каучук, мягкий как пластилин, но отскакивает при ударе как мячик. Волшебство...
жаль что эти свойства сохраняет лишь в узком коридоре температур...

Сообщение отредактировал НЕХ - Jan 21 2012, 09:25

[Tanya]

Попадалась в руки резина, кажется, борсилоксановый каучук, мягкий как пластилин, но отскакивает при ударе как мячик. Волшебство...
жаль что эти свойства сохраняет лишь в узком коридоре температур...

В кроссовках одной (только одной) фирмы в качестве амортизаторов используется "GEL" (не уверена, что это гель). Работает и в жару и в мороз одинаково. По ощущениям. Моим. Очень приятным.

[Herz]

Доказательств насчет резины предостаточно. Это вообще удивительный материал, при повышении температуры она сжимается и скорость свободно сокращения становится меньше.

Практический опыт: 4 ножки из пористой резины диаметром 12мм, на них висит квадратик 4х4см с массой 12г. при охлаждении до -25 градусов демпфирование на частотах 100-400гц падает на 5-6дб, (по напряжению), на частотах в несколько килогерц- на 10-12дб.

Так ведь при охлаждении? Так и должно быть, имхо. Но, кроме резины, есть ещё огромное число компаундов. Очень разных. Металлические пружины им не конкуренты из-за намного меньшей диссипации энергии импульса.

[Andrey_1]

Так ведь при охлаждении? Так и должно быть, имхо. Но, кроме резины, есть ещё огромное число компаундов. Очень разных. Металлические пружины им не конкуренты из-за намного меньшей диссипации энергии импульса.

У силомеров с эластомерами коэффициент мех потерь 0.1-0.5 бывает и выше
Пружина - потери 0.001 а то и меньше.
В любом FFT анализаторе или усилителе заряда есть переключаемый ФНЧ - все давным давно изобретено до Вас господа - учите матчасть!
Кроме резины еще есть и фетр от пианино и кожа и пр - разница будет лишь в частотном диапазоне - жестче прокладка - шире спектр удара если речь идет об измерительном молотке.

[Herz]

В любом FFT анализаторе или усилителе заряда есть переключаемый ФНЧ - все давным давно изобретено до Вас господа - учите матчасть!

Спасибо, и Вам того же. А ещё - читайте вопрос перед ответом.

[Andrey_1]

Спасибо, и Вам того же. А ещё - читайте вопрос перед ответом.

Вопрос прочитан, отвечен и валяется
Повторяю для невнимательных:
Изменится частотный диапазон регистрируемых ускорений пропорционально отношению коэффициентов демпфирования
до и после применения средств демпфирования.
Динамический диапазон пьезоэлектрического акселерометра обычно от 1е-6 м/с2 до 1е5 м/с2

[Herz]

Повторяю для невнимательных:
Изменится частотный диапазон регистрируемых ускорений пропорционально отношению коэффициентов демпфирования
до и после применения средств демпфирования.

Исключительно для невнимательных: это как раз то, чего хотел автор. Подавить высокие частоты. Всякие переключаемые ФНЧ тут ни к селу, ни к городу.
Так что нового (старого) сообщить хотели?