[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2805536C1 - Method for determining the mass of a moving object (options) - Google Patents

Method for determining the mass of a moving object (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2805536C1
RU2805536C1 RU2022125494A RU2022125494A RU2805536C1 RU 2805536 C1 RU2805536 C1 RU 2805536C1 RU 2022125494 A RU2022125494 A RU 2022125494A RU 2022125494 A RU2022125494 A RU 2022125494A RU 2805536 C1 RU2805536 C1 RU 2805536C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dynamometer
platform
mass
moving object
vibration
Prior art date
Application number
RU2022125494A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Николаевна Анохина
Антон Роальдович Горбушин
Александр Евгеньевич Козик
Екатерина Александровна Крапивина
Сергей Александрович Глазков
Владимир Михайлович Коваленков
Александр Владимирович Семенов
Вячеслав Анатольевич Якушев
Олег Иванович Яцуков
Original Assignee
Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") filed Critical Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2805536C1 publication Critical patent/RU2805536C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring technology.
SUBSTANCE: invention relates to the measuring technology for measuring the mass of loads in motion. The method for determining the mass of a moving object is based on the readings of a dynamometer that weighs a platform with a moving load. The mass of the force application element of the dynamometer and the platform is determined by changing the angle of the sensitivity axis (measurement direction) of the dynamometer relative to the horizontal plane (pitch angle). The damping coefficient of the dynamometer and the natural frequency of vibration of the force application element of the dynamometer with the platform, necessary to determine the mass of a moving object, are determined either by the results of frequency tests of the dynamometer with the platform on a vibration stand, or by the results of free vibrations of the dynamometer with the platform.
EFFECT: increased accuracy of determining the mass of a moving object.
3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, связанной с измерением массы грузов в движении. Изобретение предназначено для определения массы движущихся грузов с помощью динамометров с высокой точностью.The invention relates to the field of measuring technology related to measuring the mass of loads in motion. The invention is intended to determine the mass of moving loads using dynamometers with high accuracy.

Изобретение может применяться в различных отраслях промышленности, торговли, сельского хозяйства: измерение массы грузов, перевозимых автомобилями и поездами; измерение массы тел на движущихся транспортерах и фасовочных линиях (взвешивание и отбраковка продукции); измерение массы и центра тяжести самолета на аэродроме; определение нагрузок при испытаниях изделий на удар о препятствие; определение нагрузок, действующих на автомобильные шины на испытательных стендах.The invention can be used in various branches of industry, trade, and agriculture: measuring the mass of goods transported by cars and trains; measuring the mass of bodies on moving conveyors and packaging lines (weighing and rejecting products); measuring the mass and center of gravity of the aircraft at the airfield; determination of loads when testing products for impact on an obstacle; determination of loads acting on car tires on test benches.

Известны устройства для определения массы движущихся объектов. К ним относятся врезные автомобильные весы, содержащие размещенный в дорожном покрытии фундамент с весовой ямой, датчики веса (тензометрические динамометры, динамометры), размещенные в весовой яме, весоприемную платформу, опирающуюся на датчики веса (Патент RU 164544 U1 от 10.09.2016, Заявка 2015152871/28 от 10.12.2015). Известны устройства для измерения компонентов силы и момента, которые в общем случае называются динамометрами. К ним относятся датчики силы, датчики момента и тензометрические весы. Динамометр (см. В.В. Богданов, B.C. Волобуев. Многокомпонентные тензометрические весы. «Датчики и системы», 2004, №3, стр. 3), состоит из элемента соединения с основанием, элемента приложения силы (метрическая часть), чувствительных элементов и тензорезисторов, преобразующих деформации чувствительных элементов в электрические сигналы.There are known devices for determining the mass of moving objects. These include mortise vehicle scales containing a foundation with a weighing pit placed in the road surface, weight sensors (tensometric dynamometers, dynamometers) placed in the weighing pit, a weight-receiving platform resting on weight sensors (Patent RU 164544 U1 dated September 10, 2016, Application 2015152871 /28 dated 12/10/2015). Devices are known for measuring the components of force and moment, which are generally called dynamometers. These include force sensors, torque sensors and strain gauges. Dynamometer (see V.V. Bogdanov, B.S. Volobuev. Multicomponent strain gauge scales. “Sensors and Systems”, 2004, No. 3, p. 3), consists of a connection element with the base, an element for applying force (metric part), sensitive elements and strain gauges that convert the deformations of the sensitive elements into electrical signals.

Известен способ взвешивания и определения характеристик движущегося транспортного средства (Патент "A system and method for accurately weighting and characterizing moving vehicles" WO 98/40705 от 17.09.98), в котором в процессе движения объекта измеряют силу давления шины на датчик силы в зависимости от времени. Суммарный вес объекта определяют в виде интеграла от сигнала датчика по времени методом Симпсона. Недостатком этого способа является то, что для определения веса требуется определенный интервал времени.There is a known method for weighing and determining the characteristics of a moving vehicle (Patent "A system and method for accurately weighing and characterizing moving vehicles" WO 98/40705 dated September 17, 1998), in which, during the movement of an object, the force of tire pressure on a force sensor is measured depending on time. The total weight of the object is determined as an integral of the sensor signal over time using the Simpson method. The disadvantage of this method is that it takes a certain period of time to determine the weight.

Прототипом изобретения является способ "Dynamic weighing method of determining a load measurement value and the resolution thereof ("Метод динамического взвешивания для определения величины измеряемой нагрузки и его разрешения", патент США №5,585,604, международный номер заявки на изобретение PCT/SE 92/00324 от 18.05.1992 и соответствующий номер международной публикации WO 092/21009 от 26.11.1992). Взвешиваемый объект перемещают по платформе, установленной на динамометрах. Динамометры генерируют сигнал, зависящий от нагрузки, который возрастает от первоначального значения до максимального и уменьшается до первоначального значения при въезде объекта на платформу, расположении объекта целиком на платформе и съезду объекта с платформы. Предварительно, приблизительное значение пика определяют в качестве искомого веса. Сигнал интегрируют на интервале времени, в котором расположен определенный ранее пик. Далее вычисляют форм-фактор сигнала как функцию отношения полученного интеграла от сигнала к произведению величины пика на интервал времени.The prototype of the invention is the method “Dynamic weighing method of determining a load measurement value and the resolution thereof”, US patent No. 5,585,604, international application number PCT/SE 92/00324 dated 05/18/1992 and the corresponding international publication number WO 092/21009 dated 11/26/1992).The weighed object is moved along a platform mounted on dynamometers. The dynamometers generate a load-dependent signal that increases from an initial value to a maximum and decreases to an initial value upon entry object onto the platform, the location of the entire object on the platform and the movement of the object from the platform. Preliminarily, the approximate value of the peak is determined as the desired weight. The signal is integrated over the time interval in which the previously determined peak is located. Next, the form factor of the signal is calculated as a function of the ratio of the obtained integral from the signal to the product of the peak magnitude and the time interval.

Недостатками рассмотренного в прототипе способа являются:The disadvantages of the method discussed in the prototype are:

1. Точность способа уменьшается при увеличении скорости движущегося объекта (уменьшается время измерения).1. The accuracy of the method decreases as the speed of the moving object increases (measurement time decreases).

2. Способ становится неработоспособным, когда при увеличении скорости движущегося объекта возникают собственные колебания платформы вместе с движущимся по ней объектом.2. The method becomes inoperative when, with an increase in the speed of a moving object, natural vibrations of the platform arise along with the object moving along it.

Повышение скорости грузов при взвешивании в поточном производстве приводит к уменьшению цикла производства и, следовательно, к потенциальному увеличению производительности линии и к повышению эффективности всех схем грузопотоков. Измерения массы осуществляются однокомпонентными тензометрическими динамометрами. При увеличении скорости движения грузов понижается точность измерений вследствие возрастающей динамики измерительной системы на ее собственной частоте. Это связано с упругостью чувствительного элемента динамометра, который сам по себе является динамической системой. Этим обусловлена сложность решаемой проблемы: измерение массы движущегося объекта осуществляется динамической системой.Increasing the speed of weighing loads in an in-line production process results in a shorter production cycle and therefore potentially increases line productivity and increases the efficiency of all material flow patterns. Mass measurements are carried out using single-component strain gauge dynamometers. As the speed of cargo movement increases, the measurement accuracy decreases due to the increasing dynamics of the measuring system at its natural frequency. This is due to the elasticity of the sensing element of the dynamometer, which itself is a dynamic system. This explains the complexity of the problem being solved: the measurement of the mass of a moving object is carried out by a dynamic system.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения массы движущегося объекта.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the mass of a moving object.

Технический результат достигается тем, что в способе определения массы движущегося объекта, в котором взвешиваемый объект перемещают по платформе, установленной на динамометре, и измеряют сигнал, генерируемый динамометром, определяют массу метрической части динамометра и платформы m по показаниям динамометра при изменении его угла тангажа θ, динамометр совместно с платформой монтируют на вибростенд элементом соединения динамометра с основанием, на элемент соединения динамометра с основанием устанавливают устройство измерения ускорения, с помощью вибростенда задают установившиеся гармонические колебания элемента соединения динамометра с основанием при различных значениях частоты, коэффициент демпфирования β и собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω определяют по показаниям динамометра и устройства измерения ускорения с использованием следующих уравнений: The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the mass of a moving object, in which the weighed object is moved along a platform mounted on a dynamometer and the signal generated by the dynamometer is measured, the mass of the metric part of the dynamometer and the platform m is determined from the readings of the dynamometer when its pitch angle θ changes, The dynamometer together with the platform is mounted on a vibration stand by the connection element of the dynamometer with the base, an acceleration measuring device is installed on the connection element of the dynamometer with the base, and using the vibration stand, steady-state harmonic oscillations of the connection element of the dynamometer with the base are set at different frequency values, the damping coefficient β and the natural circular frequency of oscillations of the dynamometer with a platform, ω is determined from the readings of a dynamometer and an acceleration measuring device using the following equations:

где Δϕ - разность фаз колебаний метрической части инамометра относительно элемента соединения динамометра с основанием; F0- амплитуда колебаний сигнала динамометра; ω1 - круговая частота колебаний элемента соединения динамометра с основанием, задаваемая вибростендом; ω0 - собственная круговая частота колебаний динамометра с прикрепленной к нему платформой при отсутствии демпфирования; - амплитуда ускорения элемента соединения динамометра с основанием, измеренная устройством измерения ускорения, далее, полученные таким образом коэффициент демпфирования β и собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω используют для определения искомой массы движущегося объекта по формуле:where Δϕ is the phase difference between the metric part of the inamometer relative to the element connecting the dynamometer to the base; F 0 - amplitude of dynamometer signal oscillations; ω 1 - circular frequency of vibration of the element connecting the dynamometer with the base, set by the vibration stand; ω 0 is the natural circular frequency of vibration of the dynamometer with a platform attached to it in the absence of damping; - acceleration amplitude of the connection element of the dynamometer with the base, measured by an acceleration measuring device, then the damping coefficient β and the natural circular frequency of oscillation of the dynamometer with the platform ω obtained in this way are used to determine the required mass of the moving object according to the formula:

гдеWhere

m - масса метрической части динамометра и платформы;m is the mass of the metric part of the dynamometer and the platform;

ω - собственная круговая частота колебаний динамометра с платформой;ω is the natural circular frequency of vibration of the dynamometer with the platform;

β - коэффициент демпфирования динамометра.β is the damping coefficient of the dynamometer.

ωL - собственная круговая частота колебаний динамометра с платформой и движущимся объектом;ω L is the natural circular frequency of oscillations of a dynamometer with a platform and a moving object;

β - коэффициент демпфирования динамометра.β is the damping coefficient of the dynamometer.

В качестве устройства измерения ускорения используют акселерометр. Технический результат достигается также тем, что в способе определения массы движущегося объекта, в котором взвешиваемый объект перемещают по платформе, установленной на динамометре, и измеряют сигнал, генерируемый динамометром, определяют массу метрической части динамометра и платформы m по показаниям динамометра при изменении его угла тангажа θ, элемент соединения динамометра с основанием прикрепляют к неподвижному основанию, к платформе или метрической части динамометра прикладывают ступенчатую или импульсную силу в направлении измерения динамометра которая вызывает свободные затухающие колебания платформы, коэффициент демпфирования β определяют по затуханию амплитуды показаний динамометра F a =F0exp(-βTn/4m), а собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω=2πƒ одним из известных методов, где F a - амплитуда показаний динамометра; F0 - начальная амплитуда показаний динамометра; Т - период колебаний; n - целое число; ƒ - частота свободных колебаний платформы, далее полученные таким образом коэффициент демпфирования β и собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω используют для определения искомой массы движущегося объекта по формуле:An accelerometer is used as an acceleration measurement device. The technical result is also achieved by the fact that in the method for determining the mass of a moving object, in which the weighed object is moved along a platform mounted on a dynamometer and the signal generated by the dynamometer is measured, the mass of the metric part of the dynamometer and the platform m is determined from the readings of the dynamometer when its pitch angle θ changes , the element connecting the dynamometer with the base is attached to a fixed base, a stepwise or pulsed force is applied to the platform or metric part of the dynamometer in the direction of measurement of the dynamometer, which causes free damped vibrations of the platform, the damping coefficient β is determined by the attenuation of the amplitude of the dynamometer readings F a = F 0 exp(- βTn/4m), and the natural circular frequency of vibration of a dynamometer with a platform ω=2πƒ by one of the known methods, where F a is the amplitude of the dynamometer readings; F 0 - initial amplitude of dynamometer readings; T - period of oscillation; n - integer; ƒ is the frequency of free vibrations of the platform, then the damping coefficient β obtained in this way and the natural circular frequency of vibration of the dynamometer with the platform ω are used to determine the required mass of a moving object using the formula:

гдеWhere

m - масса метрической части динамометра и платформы;m is the mass of the metric part of the dynamometer and the platform;

ω - собственная круговая частота колебаний динамометра с платформой;ω is the natural circular frequency of vibration of the dynamometer with the platform;

β - коэффициент демпфирования динамометра.β is the damping coefficient of the dynamometer.

ωL - собственная круговая частота колебаний динамометра с платформой и движущимся объектом;ω L is the natural circular frequency of oscillations of a dynamometer with a platform and a moving object;

β - коэффициент демпфирования динамометра.β is the damping coefficient of the dynamometer.

Перечень фигур, иллюстрирующих предложенный способ:List of figures illustrating the proposed method:

На фиг. 1 показана схема движения взвешиваемого объекта по платформе.In fig. Figure 1 shows a diagram of the movement of the weighed object along the platform.

На фиг. 2 показана зависимость сигнала динамометра от времени при наезде взвешиваемого объекта на платформу, движении по платформе и съезде с платформы.In fig. Figure 2 shows the dependence of the dynamometer signal on time when the weighed object hits the platform, moves along the platform and leaves the platform.

На фиг. 3 показана зависимость амплитуды сигнала динамометра от частоты колебаний. Частота, соответствующая максимуму функции, есть искомая собственная частота колебаний динамометра с платформой.In fig. Figure 3 shows the dependence of the amplitude of the dynamometer signal on the oscillation frequency. The frequency corresponding to the maximum of the function is the desired natural frequency of oscillation of the dynamometer with the platform.

На фиг. 4 показана зависимость натурального логарифма отношения амплитуды колебаний к первоначальной амплитуде в зависимости от времени. Коэффициент наклона аппроксимирующей линейной функции есть искомый коэффициент демпфирования динамометра, взятый с обратным знаком.In fig. Figure 4 shows the dependence of the natural logarithm of the ratio of the oscillation amplitude to the initial amplitude as a function of time. The slope coefficient of the approximating linear function is the desired damping coefficient of the dynamometer, taken with the opposite sign.

На фиг. 5 показана зависимость относительной амплитуды сигнала динамометра от частоты установившихся гармонических колебаний платформы. Частота, соответствующая максимуму функции, есть собственная частота колебаний динамометра с платформой.In fig. Figure 5 shows the dependence of the relative amplitude of the dynamometer signal on the frequency of steady-state harmonic oscillations of the platform. The frequency corresponding to the maximum of the function is the natural frequency of oscillation of the dynamometer with the platform.

На фиг. 6 показана разность фаз колебаний платформы и элемента крепления динамометра к основанию в зависимости от частоты установившихся гармонических колебаний платформы.In fig. Figure 6 shows the difference in the phases of vibration of the platform and the element fastening the dynamometer to the base, depending on the frequency of steady-state harmonic vibrations of the platform.

На фигурах приняты следующие обозначения и условно показаны:The following notations are adopted in the figures and are conventionally shown:

1 - движущийся объект;1 - moving object;

2 - платформа;2 - platform;

3 - динамометр.3 - dynamometer.

Способ определения массы движущегося объекта базируется на показаниях динамометра, взвешивающего платформу с движущимся грузом. Массу метрической части динамометра и платформы m определяют при изменении угла оси чувствительности (направления измерения) динамометра по отношению к горизонтальной плоскости (угол тангажа). Коэффициент демпфирования β и собственную частоту колебаний динамометра с платформой ω, которые необходимы для определения движущейся массы, определяют или по результатам частотных испытаний динамометра с платформой на вибростенде, или по результатам свободных колебаний динамометра с платформой.The method for determining the mass of a moving object is based on the readings of a dynamometer that weighs a platform with a moving load. The mass of the metric part of the dynamometer and platform m is determined by changing the angle of the sensitivity axis (measurement direction) of the dynamometer with respect to the horizontal plane (pitch angle). The damping coefficient β and the natural frequency of vibration of a dynamometer with a platform ω, which are necessary to determine the moving mass, are determined either from the results of frequency tests of a dynamometer with a platform on a vibration stand, or from the results of free vibrations of a dynamometer with a platform.

Способ, на котором основана предлагаемая заявка, реализуется следующим образом:The method on which the proposed application is based is implemented as follows:

1. К платформе 2, прикрепленной к динамометру (метрической части) 3, прикладывают вес объекта 1, движущегося по платформе, Mg, где М - искомая масса движущегося объекта; g - ускорение свободного падения в месте измерения.1. To the platform 2, attached to the dynamometer (metric part) 3, apply the weight of the object 1 moving along the platform, Mg, where M is the desired mass of the moving object; g is the acceleration of gravity at the measurement location.

2. Массу платформы 2 совместно с метрической частью динамометра 3 m определяют по показаниям динамометра при изменении его угла тангажа θ по формуле: F=mgsinθ, где F - показания динамометра. Более подробно этот метод изложен в статье: А.Р. Горбушин. Метод учета влияния веса модели и веса динамометра на показания тензометрических весов. Ученые записки ЦАГИ, т. XL, №4, 2009, с. 63-70.2. The mass of the platform 2 together with the metric part of the dynamometer 3 m is determined from the dynamometer readings when its pitch angle θ changes according to the formula: F=mgsinθ, where F is the dynamometer readings. This method is described in more detail in the article: A.R. Gorbushin. A method for taking into account the influence of the weight of the model and the weight of the dynamometer on the readings of strain gauge scales. TsAGI Scientific Notes, vol. XL, No. 4, 2009, p. 63-70.

3. Коэффициент демпфирования β и собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω определяют двумя способами.3. The damping coefficient β and the natural circular frequency of vibration of a dynamometer with a platform ω are determined in two ways.

a) Первый способ основан на вынужденных гармонических колебаниях. Динамометр совместно с платформой монтируют на вибростенд элементом соединения динамометра с основанием. На элемент соединения динамометра с основанием устанавливают устройство измерения ускорения, например, акселерометр. Вибростенд задает установившиеся гармонические колебания элемента соединения динамометра с основанием при различных значениях частоты. Коэффициент β и собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω определяют по показаниям динамометра и акселерометра с использованием следующих уравнений: a) The first method is based on forced harmonic oscillations. The dynamometer together with the platform is mounted on a vibration stand by the element connecting the dynamometer to the base. An acceleration measuring device, for example an accelerometer, is installed on the connection element between the dynamometer and the base. The vibration stand sets steady harmonic oscillations of the element connecting the dynamometer to the base at various frequency values. The coefficient β and the natural circular frequency of vibration of the dynamometer with a platform ω are determined from the readings of the dynamometer and accelerometer using the following equations:

где Δϕ - разность фаз колебаний элемента метрической части динамометра относительно элемента соединения динамометра с основанием; F0 - амплитуда колебаний сигнала динамометра; ω1 - круговая частота колебаний элемента соединения динамометра с основанием, задаваемая вибростендом; ω0 - собственная круговая частота колебаний динамометра с прикрепленной к нему платформой при отсутствии демпфирования (резонансная частота); - амплитуда ускорения элемента соединения динамометра с основанием, измеренная акселерометром.where Δϕ is the oscillation phase difference of the element of the metric part of the dynamometer relative to the element connecting the dynamometer to the base; F 0 - amplitude of dynamometer signal oscillations; ω 1 - circular frequency of vibration of the element connecting the dynamometer with the base, set by the vibration stand; ω 0 - natural circular vibration frequency of the dynamometer with a platform attached to it in the absence of damping (resonant frequency); - amplitude of acceleration of the element connecting the dynamometer with the base, measured by an accelerometer.

b) Второй способ основан на свободных затухающих колебаниях. Элемент соединения динамометра с основанием прикрепляют к неподвижному основанию. К платформе или метрической части прикладывают ступенчатую или импульсную силу в направлении измерения динамометра, которая вызывает свободные затухающие колебания платформы. Коэффициент демпфирования β определяют по затуханию амплитуды показаний динамометра F a =F0exp(-βTn/4m), а собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω=2πƒ одним из известных методов, например, быстрым преобразованием Фурье, где F a - амплитуда показаний динамометра; F0 - начальная амплитуда показаний динамометра; Т - период колебаний; n - целое число; ƒ - частота свободных колебаний платформы.b) The second method is based on free damped oscillations. The connection element between the dynamometer and the base is attached to a fixed base. A step or impulse force is applied to the platform or metric part in the direction of the dynamometer measurement, which causes free damped oscillation of the platform. The damping coefficient β is determined by the attenuation of the amplitude of the dynamometer readings F a =F 0 exp(-βTn/4m), and the natural circular frequency of oscillation of the dynamometer with a platform ω=2πƒ by one of the known methods, for example, the fast Fourier transform, where F a is the amplitude of the readings dynamometer; F 0 - initial amplitude of dynamometer readings; T - period of oscillation; n - integer; ƒ - frequency of free vibrations of the platform.

4. Взвешиваемый объект перемещают по платформе, установленной на динамометре, измеряют сигнал динамометра и определяют собственную частоту колебаний по показаниям динамометра. Искомую массу взвешиваемого объекта определяют по формуле:4. The weighed object is moved along a platform mounted on a dynamometer, the dynamometer signal is measured, and the natural frequency of vibration is determined from the dynamometer readings. The required mass of the weighed object is determined by the formula:

где М - искомая масса движущегося объекта;where M is the desired mass of the moving object;

ωL - круговая частота колебаний динамометра с платформой и движущимся объектом;ω L - circular frequency of oscillations of a dynamometer with a platform and a moving object;

Достоинства предлагаемого способа определения массы движущегося объекта состоят в следующем:The advantages of the proposed method for determining the mass of a moving object are as follows:

1. Способ обеспечивает измерение массы объекта при больших скоростях его движения по платформе, когда возбуждаются собственные частоты динамометра.1. The method provides measurement of the mass of an object at high speeds of its movement along the platform, when the natural frequencies of the dynamometer are excited.

2. Разработанный способ позволяет измерять массу движущегося груза с помощью динамометров во всем их рабочем диапазоне частот, включая собственную.2. The developed method allows you to measure the mass of a moving load using dynamometers over their entire operating frequency range, including their own.

3. Для определения массы требуется лишь определить собственную частоту колебаний динамометра с платформой и движущимся грузом.3. To determine the mass, you only need to determine the natural frequency of vibration of the dynamometer with a platform and a moving load.

Получено подтверждение результатами экспериментальных исследований.Confirmation was obtained by the results of experimental studies.

Claims (19)

1. Способ определения массы движущегося объекта, в котором взвешиваемый объект перемещают по платформе, установленной на динамометре, и измеряют сигнал, генерируемый динамометром, отличающийся тем, что определяют массу метрической части динамометра и платформы m по показаниям динамометра при изменении его угла тангажа θ, динамометр совместно с платформой монтируют на вибростенд элементом соединения динамометра с основанием, на элемент соединения динамометра с основанием устанавливают устройство измерения ускорения, с помощью вибростенда задают установившиеся гармонические колебания элемента соединения динамометра с основанием при различных значениях частоты, коэффициент демпфирования β и собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω определяют по показаниям динамометра и устройства измерения ускорения с использованием следующих уравнений: 1. A method for determining the mass of a moving object, in which the weighed object is moved along a platform mounted on a dynamometer, and the signal generated by the dynamometer is measured, characterized in that the mass of the metric part of the dynamometer and the platform m is determined from the readings of the dynamometer when its pitch angle θ changes, the dynamometer together with the platform, they are mounted on a vibration stand by the connection element of the dynamometer with the base, an acceleration measuring device is installed on the connection element of the dynamometer with the base, using the vibration stand, the steady harmonic vibrations of the connection element of the dynamometer with the base are set at different frequency values, the damping coefficient β and the natural circular frequency of oscillations of the dynamometer with platform ω is determined from the readings of a dynamometer and an acceleration measuring device using the following equations: где Δϕ - разность фаз колебаний метрической части динамометра относительно элемента соединения динамометра с основанием; F0 - амплитуда колебаний сигнала динамометра; ω1 - круговая частота колебаний элемента соединения динамометра с основанием, задаваемая вибростендом; ω0 - собственная круговая частота колебаний динамометра с прикрепленной к нему платформой при отсутствии демпфирования; - амплитуда ускорения элемента соединения динамометра с основанием, измеренная устройством измерения ускорения, далее полученные таким образом коэффициент демпфирования β и собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω используют для определения искомой массы движущегося объекта по формуле:where Δϕ is the phase difference between the metric part of the dynamometer relative to the element connecting the dynamometer to the base; F 0 - amplitude of dynamometer signal oscillations; ω 1 - circular frequency of vibration of the element connecting the dynamometer with the base, set by the vibration stand; ω 0 is the natural circular frequency of vibration of the dynamometer with a platform attached to it in the absence of damping; - acceleration amplitude of the connection element of the dynamometer with the base, measured by an acceleration measuring device, then the damping coefficient β and the natural circular frequency of oscillation of the dynamometer with the platform ω obtained in this way are used to determine the required mass of the moving object according to the formula: где m - масса метрической части динамометра и платформы;where m is the mass of the metric part of the dynamometer and the platform; ω - собственная круговая частота колебаний динамометра с платформой;ω is the natural circular frequency of vibration of the dynamometer with the platform; β - коэффициент демпфирования динамометра;β is the damping coefficient of the dynamometer; ωL - собственная круговая частота колебаний динамометра с платформой и движущимся объектом;ω L is the natural circular frequency of oscillations of a dynamometer with a platform and a moving object; β - коэффициент демпфирования динамометра.β is the damping coefficient of the dynamometer. 2. Способ определения массы движущегося объекта по п. 1, отличающийся тем, что в качестве устройства измерения ускорения используют акселерометр.2. The method for determining the mass of a moving object according to claim 1, characterized in that an accelerometer is used as an acceleration measuring device. 3. Способ определения массы движущегося объекта, в котором взвешиваемый объект перемещают по платформе, установленной на динамометре, и измеряют сигнал, генерируемый динамометром, отличающийся тем, что определяют массу метрической части динамометра и платформы m по показаниям динамометра при изменении его угла тангажа θ, элемент соединения динамометра с основанием прикрепляют к неподвижному основанию, к платформе или метрической части динамометра прикладывают ступенчатую или импульсную силу в направлении измерения динамометра, которая вызывает свободные затухающие колебания платформы, коэффициент демпфирования β определяют по затуханию амплитуды показаний динамометра F a =F0exp(-βTn/4m), а собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω=2πƒ одним из известных методов, где F a - амплитуда показаний динамометра; F0 - начальная амплитуда показаний динамометра; Т - период колебаний; n - целое число; ƒ - частота свободных колебаний платформы, далее полученные таким образом коэффициент демпфирования β и собственную круговую частоту колебаний динамометра с платформой ω используют для определения искомой массы движущегося объекта по формуле3. A method for determining the mass of a moving object, in which the weighed object is moved along a platform mounted on a dynamometer, and the signal generated by the dynamometer is measured, characterized in that the mass of the metric part of the dynamometer and the platform m is determined according to the readings of the dynamometer when its pitch angle θ changes, element connections of the dynamometer with the base are attached to a fixed base, a stepwise or pulsed force is applied to the platform or metric part of the dynamometer in the direction of measurement of the dynamometer, which causes free damped oscillations of the platform, the damping coefficient β is determined by the attenuation of the amplitude of the dynamometer readings F a =F 0 exp(-βTn /4m), and the natural circular frequency of oscillation of a dynamometer with a platform ω=2πƒ by one of the known methods, where F a is the amplitude of the dynamometer readings; F 0 - initial amplitude of dynamometer readings; T - period of oscillation; n - integer; ƒ - frequency of free oscillations of the platform, then the damping coefficient β and the natural circular frequency of oscillations of the dynamometer with the platform ω obtained in this way are used to determine the required mass of a moving object according to the formula где М - искомая масса движущегося объекта;where M is the desired mass of the moving object; m - масса метрической части динамометра и платформы;m is the mass of the metric part of the dynamometer and the platform; ω - собственная круговая частота колебаний динамометра с платформой;ω is the natural circular frequency of vibration of the dynamometer with the platform; ωL - собственная круговая частота колебаний динамометра с платформой и движущимся объектом;ω L is the natural circular frequency of oscillations of a dynamometer with a platform and a moving object; β - коэффициент демпфирования динамометра.β is the damping coefficient of the dynamometer.
RU2022125494A 2022-09-29 Method for determining the mass of a moving object (options) RU2805536C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805536C1 true RU2805536C1 (en) 2023-10-18

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU139852A1 (en) * 1960-02-04 1960-11-30 А.С. Больших Dynamic calibration method of dynamometers
SU1562720A1 (en) * 1988-07-11 1990-05-07 Томский политехнический институт им. С.М.Кирова Device for determining moments of inertia of articles
SU1610335A2 (en) * 1988-06-20 1990-11-30 Предприятие П/Я А-1742 Method of dynamic graduation od dynamometer
US5585604A (en) * 1991-05-23 1996-12-17 Frontec Lulea Ab Dynamic weighing method of determining a load measurment value and the resolution thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU139852A1 (en) * 1960-02-04 1960-11-30 А.С. Больших Dynamic calibration method of dynamometers
SU1610335A2 (en) * 1988-06-20 1990-11-30 Предприятие П/Я А-1742 Method of dynamic graduation od dynamometer
SU1562720A1 (en) * 1988-07-11 1990-05-07 Томский политехнический институт им. С.М.Кирова Device for determining moments of inertia of articles
US5585604A (en) * 1991-05-23 1996-12-17 Frontec Lulea Ab Dynamic weighing method of determining a load measurment value and the resolution thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008224632A (en) Method for measuring impact absorption energy using dropping weight type impact testing machine, and dropping weight type impact testing machine
US6606569B1 (en) Methods and systems for dynamic force measurement
Bruns et al. From oscillation to impact: the design of a new force calibration device at PTB
Knapp et al. Measurement of shock events by means of strain gauges and accelerometers
RU2805536C1 (en) Method for determining the mass of a moving object (options)
RU2805127C1 (en) Method for determining mass of moving object (variants)
Fujii Method for correcting the effect of the inertial mass on dynamic force measurements
RU201172U1 (en) A device for calibrating weighing systems of vehicles in motion
JPS6122251B2 (en)
CN106553978B (en) fork truck
US20230341289A1 (en) Measurement Method, Measurement Device, Measurement System, And Non-Transitory Computer-Readable Storage Medium Storing Measurement Program
CN108801903B (en) A device and test method for detecting relative sliding of cross beam pallet goods
RU2562273C2 (en) Test bench for measurement of mass-inertia characteristics of item
RU2743778C1 (en) Method for determining the non-stationary force and a device for its implementation
CN200982898Y (en) Sensitive force meter
SU735960A1 (en) Device for measuring dynamic elasticity modulus of material specimen
US3435667A (en) Measuring method and apparatus
US3401558A (en) Inertia compensated balance system
RU2780360C1 (en) Method for determining non-stationary pitch and roll angles and device for its implementation
RU2578827C1 (en) Method of determining coefficient of viscous friction of wheels of ground vehicles
CN110057695A (en) A kind of apparatus and method measuring beams of concrete damping ratio
RU2608332C1 (en) Method for dynamic testing superstructures
RU2703018C1 (en) Method of determining characteristics of swinging aerodynamic surface of an unmanned aerial vehicle
RU2781860C1 (en) Stand for measuring aerodynamic forces and moments
RU2263283C1 (en) Method and device for complex testing of flying micro-vehicle provided with platform-free inertial navigation system