Устройство для определения частотных характеристик датчиков с чувствительными к динамическому воздействию элементами

Устройство для определения частотных характеристик датчиков с чувствительными к динамическому воздействию элементами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает возможность испытаний чувствительных элементов балочного типа и определения их предельных частот работоспо

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg 4 С 01 Р 25/00

1

)! к; ю

I

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВ 7ОРСКОМФ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3572276/24-10 (22) 01 . 04.83 (46) 07. t2.86. Бюл. N 45 (71) Институт технической механики

АН УССР (72) А.И.Белоус, В.А.Дрозд, В.Ф.Копысов, Е.Д.Фальковский и В.Е.Ходурский (53) 681.121.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 822385, кл. Н 04 F:.29/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 481785, кл. G 01 Н 3!00, 1973.

Раевский Н.П. Датчики механических параметров машин. — М.: иэд-во

АН СССР, 1959, с. 113-116.

„„SU, 2 5221

Dordain Х.-l. Le phenomene

"P0G0". — Revue Francaise de Mecanigue, 1980, Ф 80, р.25-35.

Современные средства для градуировки измерительных преобразователей переменного давления. — М.:

ВНИИКИ, 1975, с.i5 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДАТЧИКОВ С

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМИ К ДИНАМИЧЕСКОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ ЗЛЕМКНТАМИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает воэможность испытаний чувствительных элементов балочного типа и определения их предельных частот работоспо1275221 собности. На раме 1 установлен дат- . рез шток 9. Сканированием с помощью чик 2 с чувствительным элементом 3 . задающего генератора частоты воздейи измерителем 5 его перемещения, на- ствия в требуемом диапазоне фиксируходящимся в теле обтекателя 4. Воз- ют ее значение, при котором происхобудитель 7 колебаний осуществляет дит отрыв штока 9 от чувствительного определенное динамическое воздейст- элемента, фиксируемый шлейфом 12 на вие на чувствительный элемент 3 че- осциллограмме. 7 ил.

Изобретение относится к технике определения частотных характеристик датчиков с чувствительны1ж к динамическому воздействию элементами путем беспроливочной динамической градуировки, в том числе датчиков измерения колебаний расхода, например балочного типа, а также датчиков измерения переменного давления.

Цель изобретения -обеспечение воз-10 можности испытаний чувствительных элементов балочного типа и определение их предельных частот работоспособности.

На фиг. 1 представлен датчик рас- 15 хода балочного типа, установленный на раме, и вибратор, продольный разрез; на фиг. 2 — шток, поперечное сечение; на фиг. 3 — рабочий конец штока, контактирующий с чувствитель- 20 ным элементом — балочкой датчика; на фиг. 4 — датчик со штоком, разрез поперек балочки; на фиг. 5 статическая тарировочная характеристика датчика по результатам проливок; на фиг. 6 — осциллограмма с записью регистрируемых параметров при динамическом воздействии на чувствительный элемент датчика; на фиг. 7 — кривая зависимости предель- 30 ной частоты, определяющей порог работоспособности балочки,от величины относительной амплитуды расхода.

Устройство для определения частотных характеристик датчиков с чув- З5 ствительными к динамическому воздействию элементами содержит раму 1, на которой установлен дат.чик 2 с чувствительным элементом

3, например, балочного типа, вы- щ полненным в виде стержня, жестко укрепленного концом обтекателя 4 на его выступах с помощью, на3 пример, винтов (не показаны). В-теле обтекателя 4 находится измеритель 5 для измерения перемещений чувствительного элемента 3, который может быть индуктивного типа. Датчик 2 своим корпусом жестко (например, с помощью болтового соединения) укреплен в нижней части рамы 1 на ее основании. Над датчиком 2 в верхней части рамы 1 в направляющих 6 жестко укреплен вибровозбудитель 7 колебаний (вибратор), в частности электродинамического типа, например ВЭД-10. На столе 8 вибратора 6 укреплен жестко шток 9, упирающийся своим другим концом в чувствительный элемент 3 датчика 2. Шток 9 является узлом сопряжения чувствительного элемента 3 с вибровозбудителем 7 колебаний.

В нормальном сечении шток 9 имеет крестообразное сечение, что необходимо для придания ему большей жесткости и, соответственно, повышения частоты собственных колебаний, которая должна быть выше соответствующей частоты колебаний чувствительного элемента балочки для уменьшения влияния на ее характеристики.

Шток 9 может быть выполнен из немагнитного материала, например алюминиевого сплава, в случае использования индуктивной и индукционной систем съема. и преобразования сигнала, а его конец, контактирующий с балочкой 3, может быть выполнен в виде полусферы.

Немагнитный материал с наименьшими потерями на перемагничивание необходим для уменьшения влияния на систему

5 измерений, например индуктивного типа. Указанное исполнение рабочего конца штока 9 обеспечивает точечный контакт его с чувствительным элемен-,.

1275 том 3. Шток 9 вместе с чувствительным элементом 3 являются участком замкнутой электрической цепи. В эту цепь также включены источник 10 электрического тока, показывающий прибор (не показан), электрическая лампочка 11 и шлейф 12 осциллографа. Для исключения влияния на характеристики чувствительного элемента 3 проводника 13, последний к балочке 3 припаян в месте опоры на обтекателе 4 (фиг.1).

Устройство для испытаний также снабжено системой для регистрации перемещения штока 9. Она представляет собой индукционную катушку 14 с флажком 15. <5

При перемещениях переходника 9 изменяется магнитная индукция в зазоре между флажком 15 и катушкой 14, которая регистрируется через вторичную аппаратуру шлейфом осциллографа. 20

До начала испытаний, но после того как будет собрана и отрегулирована электрическая цепь, включающая шток 9 и балочку 3, датчик 2 заполняется рабочей жидкостью, например водой. Для обеспечения герметичности нижний фланец датчика 2 заглушен крышкой 16 с прокладкой, а верхний фланец — крышкой 17 с центральным отверстием для переходника 9 и про- 30 ходным герметизатором — изолятором

18 для проводника 13.

Перед подготовкой к динамическим испытаниям датчика 2 проводят его д статическую тарировку на проливочном стенде. Определяют зависимость велиЧины отклонения светового пятна шлейфа от расхода через датчик (фиг. 5) .

Перед пуском вибратора 7 его переме- о щают в направляющих 6 вниз и нажимают на чувствительный элемент 3, тем самым имитируют заданную величину расхода жидкости через датчик по его статической характеристике (фиг. 5) . 45

Перед пуском должны быть собраны все электрические цепи, включающие шлейфы .осциллографа: цепь регистрации прерывания контакта балочки 3 и штока 9 шлейф 12, при этом горит лампочка 11; б цепь регистрации перемещений штока 9, включающая индукционную катушку 14 со своим шлейфом (на фиг. 1 не показан), и цепь, включающая индуктивную систему 5 измерения колебаний чувст- вительного элемента 3 со своим шлейI фом (на фиг. 1 не показан). Показания шлейфов осциллографа записывают

221 4 на осциллографную бумагу или на магнитную ленту одновременно с сигналами отметчика времени, На этом подготовительный этап заканчивается и включением вибратора 7 (подмагничивание, усилитель, задающий генератор) начинают осуществлять динамическое воздействие. С помощью задающего генератора плавно вручную сканируют частоту динамического воздействия в требуемом диапазоне (расширенный диапазон генератора стенда ВЗДС-10 составляет 5

5000 Гц). При каком-то определенном значении частоты воздействия.происходит отрыв штока 9 от чувствительного элемента 3, т.е. последний уже не успевает следить за перемещениями штока 9, и именно в этот момент происходит прерывание электрической цепи, что фиксируется шлейфом 12 на осциллограмме.

Пример осциллограммы с записью всех регистрируемых параметров показан на фиг.б,где обозначены запись 19 показаний системы измерений 5 колебаний балочки 3 датчика 2; запись 20 перемещений переходний 9; запись 21 величины тока (или напряжения) в замкнутой электрической цепи — показание шлейфа 12, разрывы этой цепи обозначены отдельно (22). Показания шлейфов регистрируются вместе с сигналами 23 отметчика времени, например 500 Гц, на осциллографную бумагу или магнитную ленту.

Предельное значение частоты вибраций, при которой чувствительный элемент 3 датчика 2 перестает отслеживать за динамическими возмущениями, определяют следующим образом.

Момент отрыва (отставания) балочки 3 от штока 9 определяется по осциллограмме по падению тока (или напряжения) в замкнутой электрической цепи — запись 21, а точнее по разрыву цепи — пик 22. Значение предельной частоты находим по записи 20— перемещения штока 9 — в момент наступления разрыва электрической цепи, т.е. перед наступлением провала (22).

С большей погрешностью значение предельной частоты можно определить также по шкале и лимбу задающего генератора, если в замкнутую электрическую цепь включают реле, контакты которого при разрыве цепи выключают вибратор 7.

30

5 1

Описывается технологический процесс проведений динамических испытаний датчика применительно к одной величине заданного устанониншегося расхода С д „, которое выставляют . перед началом испытаний путем перемещения вибратора 7 в направляющих

6. В этом случае испытания проводятся с постоянной по величине амплитудой вибраций. Для полноты обследования области устойчивой работы датчика 2 необходимо провести испытания во всем его рабочем диапазоне, от

С„ „с до Смц„, ступенчатым изменением величины предварительного нагруже ния балочки 3, т.е. изменением величины среднего расхода по его статической характеристике (фиг.5).

На фиг. 7 представлена зависимость предельной частоты f,, определяющей порог работоспособности балочки 3, от величины относительной

gG амплитуды расхода -- — . При этом, Смакс с увеличением относительной амплитуды расхода предельная частота уменьшается в пределах от значения, чуть

-большего частоты собственных колебаний балочки в жидкости до значения, н 8-10 раз меньшего этой собственной частоты, т.е. совет (8-10)

Технологически процесс получения данной зависимости осуществляется следующим образом.

Максимальное значение имитируемого расхода жидкости обусловлено жесткостью балочки 3, а также жесткостью мембран вибратора 7 и значением допустимой массы нагрузки на стол вибратора (согласно паспорту вибростенда). Задают при этих услоС макс виях значение — — — — смещением виб2 ратора 7 в направляющих 6. Далее с помощью регулирования выталкивающего усилия вибратора 7, чем имитируется амплитуда изменения расхода„ устанавливается относительное изменение

3С амплитуды ††--, равное, например, С макс

275221 б

0,5. Затем с помощью генератора сканируют частоту от f ми„до Йщ ак,.

Таким образом получают точку 24 (фиг ° 7), следующие точки получают, Eg например,.при — — — — О, 4; О, 3; О, 2 и т.д.

/ NR<.

Необходимо отметить, что величины виброускорений, возбуждаемых вибратором 7, зависят от толкающей силы, массы испытуемых изделий и массы подвижных частей вибратора.

Виброускорение, создаваемое вибратором 7, измеряется на выходе вибропреобразователя типа Д14, закрепленного на столе 8 вибратора 7 (фиг, 1, не показано), и контролируется пультом управления усилителя. В случае необходимости поддержания на столе нибратора 8 постоянного значения ниброускорения, а следовательно, и амплитуды перемещений, в качестве задающего генератора применяют систему управления типа СУВУ-3 с помощью которой через вибропреобразонатель и обратную связь отслеживается постоянное значение виброускорения. ь

Формула изобретения

Устройство для определения частотных характеристик датчиков с чувствительными к динамическоМУ воздействию элементами, содержащее заполненную жидкостью замкнутую камеру с узлом сопряжения с испытуемым чувствительным элементом, шток, один конец которого введен в камеру, а другой соединен с вибронозбудителем колебаний, установленным нне камеры и подключенным к генератору частоты воздействия, а также регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности испытаний чувствительных элементов балочного типа и определения их предельных частот работоспособности, в нем узел сопряжения с испытуемым чувствительным элементом выполнен в виде штока и расположен внутри камеры, при этом штск электрически изолирован от корпуса. и вместе с корпусом подключен к регистрирующему прибору.

1275221

1275221

Сердару

07

Составитель Б.Кузнецов

Редактор Н.Марголина Техред Л.Олейник Корректор И.Муска

Заказ 6550/30 Тираж 705 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4