Прежде всего следует отметить, что в настоящее время не существует единого средства, с помощью которого удалось бы с достаточной степенью точности измерять вибросмещения во всем диапазоне частот (от долей герца до 20-50 кгц) и амплитуд (от долей микрона до нескольких сантиметров).
Поэтому, исходя из конкретных задач, применяют различные средства измерения смещений, причем наиболее распространенными являются оптические средства. При больших колебаниях (более 0,5 мм) с низкой частотой применяется оптический клин; при измерениях в полосе частот от 0 до 1 000 гц с погрешностью ± 1 % микроскопы, а при измерениях очень малых амплитуд (до 1-2 мкм),
Имеющих место при колебаниях в диапазоне 10 кгц и выше, интерферометр или лазер. Наблюдения размытого изображения при амплитудах от нескольких миллиметров и более осуществляются невооруженным глазом, а при меньших с помощью микроскопа с увеличением от 10 до 400 раз, снабженным измерительным окуляром. Весьма подходящими для этих целей являются микроскопы типа МПВ.
Частотная характеристика, полученная при градуировке в режиме установившихся гармонических колебаний, отражает поведение системы в случае резкого (ударного) изменения входной величины лишь частично. Для полной оценки прибора, предназначенного для работы в импульсном режиме, его следует проверять и градуировать также импульсной входной величиной. Для создания ударных ускорений применяют в основном два типа установок баллистические маятники и падающие молоты.
Баллистический маятник состоит из двух масс, подвешенных на нитях, "молота" и "наковальни". Молот представляет собой стальную болванку, ударный конец которой имеет полусферическую форму, а другой конец снабжен механизмом для стопорения в отведенном состоянии. Наковальня изготовлена из алюминиевой или стальной болванки. На наковальне со стороны, обращенной к молоту, накидной гайкой можно закреплять демпфирующие диски из текстолита, стали или другого материала.
С противоположной стороны на наковальне имеется резьбовое гнездо под градуируемый датчик. При калибровке молот отводится на некоторый заданный угол и стопорится при помощи электромагнита; в нужный момент он освобождается от зацепления и ударяет по наковальне. При ударе возникает импульс ускорения, величина и длительность которого определяются высотой падения молота и жесткостью прокладки.
Форму кривой импульса ускорения, возникающего при ударе молота по наковальне через текстолитовую прокладку, с достаточной степенью точности можно принять за половину синусоиды. В этом случае максимальное значение ускорения можно определить по формуле где v-макс максимальная скорость наковальни; т длительность контакта молота с наковальней.
Измерение длительности контакта осуществляется с помощью электронного хронометра или цифрового частотомера. Измерение максимальной скорости наковальни макс может быть произведено одним из следующих способов. По первому оптическому способу луч света фокусируется объективом на решетку и с двумя узкими щелями.
Решетка жестко укрепляется на наковальне и при совместном движении с наковальней дважды пропускает свет на фотоэлемент, находящийся с другой стороны. Световой поток воспринимается фотоэлементом и, преобразованный в электрический сигнал, управляет электронным хронометром. По известным линейному расстоянию между щелями и времени между двумя электрическими импульсами определяется средняя скорость на участке от первой до второй щели.
Вместо модулирующей решетки с фотоэлементом используется пружинящий контакт, который прикрепляется к наковальне снизу и движется по неподвижному контакту фиксированной длины, закрепленному на жестком основании. Время контактирования, измеренное хронометром, позволяет определить среднюю скорость на участке контакта. Второй способ основан на вычислении конечной скорости наковальни при ударе в предположении, что потери энергии па деформацию материала в точке контакта и трение в подвеске малы и ими можно пренебречь.
Тогда можно считать, что вся кинетическая энергия молота полностью передается наковальне. Надежная калибровка акселерометров на баллистическом маятнике производится практически до ускорений порядка 500-1 OOOg. Для достижения больших ускорений и скоростей молот принудительно разгоняется с помощью различных катапульт и пневматических пушек. В последнем случае удается получать ускорения порядка 50-60-103g.
