Устройство для измерения потока колебательной мощности в стержне

Устройство для измерения потока колебательной мощности в стержне

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается измерительной техники. Цель изобретения - повышение чувствительности на низких частотах . В двух сечениях стержня установлены группы датчиков 1-4 и 5-8 на - пряжений. Сигналы датчиков 1, 2 и 5, 6 несут информацию о продольных напряжениях , а датчиков 3, 4 и 7, 8 - об изгибных и крутильных напряжениях. Датчики напряжений через сумматоры (блоки вычитания) соединены с-интеграторами 17-20 и перемножителями 21- 24, выходные сигналы которых несут информацию в потоках колебательной мощности, обусловленных соответственно продольными, крутильными и изгибными колебаниями стержня. I ил. V/-V7 / . Vjla (г)||«Тг Гт7 KL.ViKL-SS (Л +7 V/ V V VUJ т7 ьо со оо сд СП ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1.З0, 1298552 (51)4 Г 01 L 3/24 //О 01 Н 11/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3978447/24-28 (22) 10.11.85 (46) 23,03.87. Бюл. ¹ 11 (71) Институт прикладной физики

АН СССР (72) В. П. Томаров (53) 620.178.5(088.8) (56) Попков В. И. Мьппинский Э. JI.

Попков О. И, Виброакустическая диагностика в судостроении. — Л.: Судостроение, 1983, с. 141. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКА

КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ В СТЕРЖНЕ (57) Изобретение касается измерительной техники. Цель изобретения — повышение чувствительности на низких частотах. В двух сечениях стержня установлены группы датчиков 1-4 и 5-8 на» пряжений. Сигналы датчиков 1, 2 и 5, 6 несут информацию о продольных напряжениях, а датчиков 3, 4 и 7, 8 об изгибных и крутильных напряжениях.

Датчики напряжений через сумматоры (блоки вычитания) соединены с.интеграторами 17-20 и перемножителями 2124, выходные сигналы которых несут информацию в потоках колебательной мощности, обусловленных соответственно продольными, крутильными и изгибными колебаниями стержня. 1 ил.

1! 1298

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разделении источников вибрации, прп вибродиагностике механизмов, при оценке опасности влияния вибраций на человека и в других областях.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства на низких частотах.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит укрепленную на одном участке стержня группу из

10 четырех датчиков 1--4 напряжения, рас- 15 положенных на равном расстоянии от

1 оси стержня так, что линии, каждая из которых проходит через ось стержня и пару датчиков 1 и 2 (3 и 4), взаимно перпендикулярны, а оси чувствительности s одной паре датчиков (! "и 2) параллельны, а в другой паре датчиков (3 и 4) перпендикулярны оси стержня. Группа датчиков 5-8, идентичная группе датчиков 1-4, укреплена на другом участке стержня и расположена идентично группе датчиков

1-4. Группа датчиков 5-8 расположена на расстоянии от группы датчиков 1-4, равном измерительной базе ь, . Величина измерительной базы А выбирается из условия а,((rl „ „где il«„ минимальная длина волны диапазона длин волн, в котором осуществляются измерения. Датчики 1 и 2 (5 и 6) предна-. значены для получения информации о продольных напряжениях в стержне и изгибных напряжениях в плоскости, 35 проходящей через ось стержня и линию, соединяющую датчики 1 и 2 (5 и 6) (сумма сигналов с датчиков I и 2 (5 и 6) пропорциональна продольному напряжению, а разность — изгибному напряжению в указанной плоскости).

Датчики 3 и 4 (7 и 8) предназначе- 4> ны для получения информации о крутильных напряжениях в стержне и изгибных напряжениях в другой плоскости, проходящей через ось стержня и линию, соединяющую датчики 3 и 4 (7 и 8), М перпендикулярной указанной ранее пло- скости (сумма сигналов с датчиков 3 и 4 (7 и 8) пропорциональна крутильным напряжениям, а разность — изгибным напряжениям в указанной плоскос- 55 ти). Устройство содержит восемь идентичных пар 9-16 сумматор — .блок вычитания, в каждой из которых первым

552 2 входом являются соединенные между собой первые входы сумматора и блока вычитания, а вторым входом — соединенные между Собой вторые входы сумматора и блока вычитания. Каждая пара датчиков подключена к соответствующей паре сумматор — блок вычитания. датчики 1 и 2 к паре 9, датчики 3 и

4 к паре 10, датчики 5 и б к паре ll датчики 7 и 8 к паре 12. Пара !3 (15) входами подключена к выходам сумматоров пар 9 и 11 (10 и 12) соответственно. Пара 14 (16) входами подключена к выходам блоков вычитания пар 9 и ll (10 и 12) соответственно.

Выходы блоков вычитания пар 13-16 подключены к интеграторам 17-20 соответственно. Последние подключены к первым входам перемножителей 21-24 соответственно, ко вторым входам которых подключены соответственно выходы сумматоров пар 13-16. Выходы перемножителей 21-24 являются выхсдами устройства.

Пример. Измеряют поток колебательной мощности, обусловленный продольными колебаниями стержня.

При возбуждении в стержне плоской продольной гармонической волны выходные сигналы датчиков 1 и 2 равны между собой и пропорциональны имеющему место в этом участке стержня продольному напряжению 6 = G; . Аналогично выходные сигналы датчиков 5 и 6 пропорциональны имеющему место в другом участке стержня напряжению 8 =6

С выходов датчиков 1 и 2 и 5 и 6 сигналы поступают на входы пар 9 и

11 соответственно, где, в частности, суммируются. Выходной сигнал сумматора пары 9, пропорциональный величине б, „ и выходной сигнал сумматора лары ll пропорциональный величине 5, поступают на входы пары 13, в которой суммируются и вычитаются.

Выходной сигнал сумматора пары 13, пропорциональный величине 8 + б

1 б +8 несет информацию о величине

2 продольного напряжения 6 в участке стержня, находящемся посередине измерительной базы а, . Выходной сигнал блока вычитания пары 13, пропорциональный величине б; — >, несет информацию о градиенте (продольного напряжения G в том же участке стержня; поскольку измерительная база а, значительно меньше возбуждаемых в

3 1298552 4

ВНИИПИ Заказ 876/41 Тираж 777 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 стержне длин волн, и для градиента

VG" продольного напряжения i справедливо соотношение

Bg В-G

5 д2 (ось Z совпадает с осью стержня) .

Выходной сигнал блока вычитания па13,пост пает на вхо интег ато- 10 рь У д р ра 17.

Выходные сигналы сумматора пары

13 и интегратора 17 поступают на вхо1 8 (t t ) + 8, (ZÄt ) где Т вЂ” время усреднения.

В случае сложнонапряженного стержня выходной сигнал перемножителя 22 несет информацию о потоке колебатель-Д) ной мощности, обусловленном изгибными колебаниями стержня в плоскости, проходящей через ось стержня и линию, соединяющую датчики 1 и 2 (5 и 6), выходной сигнал перемножителя 23 — о потоке колебательной мощности, обусловленном крутильными колебаниями стержня, выходной сигнал перамножителя 24 - о потоке колебательной мощности, обусловленном изгибными колеба- 30 ниями стержня в плоскости, проходящей через ось стержня и линию соединяющую датчики 3 и 4 (7 и 8).

Формула. изобретения

Устройство для измерения потока колебательной мощности в стержне, содержащее укрепляемую на одном участке стержня основную группу из четырех датчиков напряжения, располагаемых 40 на равном расстоянии от оси стержня так, что линии, проходящие через ось стержня и пару датчиков, взаимно перпендикулярны, а оси чувствительности в одной паре датчиков параллельны, а в другой паре датчиков перпендикулярны оси стержня, а также четыре основные пары сумматор — блок вычитания, в каждой из которых первым входом являются соединенные между собой первые 50 входы сумматора и блока вычитания, а вторым входом — соединенные между собой вторые входы сумматора и блока вычитания, четыре интегратора, выход каждого из которых соединен с первым, 55 ды перемножителя 21. Поскольку первый из указанных сигналов несет информацию о величине продольного напряжения, а второй — о величине колебательной скорости для одного и того же участка стержня, выходной сигнал перемножителя 21 несет информацию о потоке колебательной мощности, обусловленном продольными колебаниями стержня, так как в соответствии с определением поток Т колебательной мощности определяется соотношением входом соответствующего ему перемножителя, каждая пара датчиков подключена к соответствующей ей основной ларе сумматор — блок вычитания, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности устройства при измерении потока колебательной мощности на низких частотах, в него введены идентичная основной группе датчиков дополнительная группа датчиков, устанавливаемая на другом участке стержня и располагаемая идентично основной группе датчиков, и идентичные основным парам сумматор— блок вычитания дополнительные четыре пары сумматор — блок вычитания, дополнительная группа датчиков соединена идентично основной группе датчиков с соответствующими ей двумя основными парами сумматор — блок вычитания, каждая из двух дополнительных пар сумматор — блок вычитания входами подключена к выходам соответствующих ей двух сумматоров основных пар сумматор — блок вычитания, подключенных к идентично расположенным парам дат.— чиков обеих групп, каждая из двух других дополнительных пар сумматор— блок вычитания входами подключена к выходам соответствующих ей двух блоков вычитания основных пар сумматор— блок вычитания, подключенных к идентично расположенным парам датчиков обеих групп, и в каждой из дополнительных пар сумматор — блок вычитания выход блока вычитания подключен к соответствующему ему интегратору, а выход сумматора — ко второму входу соответствующего ему перемножителя.