Устройство для бесконтактного измерения параметров вибрации

Устройство для бесконтактного измерения параметров вибрации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактных измерений параметров вибрации различных объектов. Целью изобретения является повышение точности измерений параметров вибраций за счет исключения влияния низкочастотных колебаний корпуса устройства и чувствительного элемента на результаты измерений. Положительный эффект в данном устройстве создается за счет установки биморфной пьезопластины 7 и компенсатора 12, которые позволяют устранить погрешности измерений, возникающие при измерении низкочастотных колебаний объекта, за счет передачи этих колебаний через фундамент на корпус устройства и далее на чувствительный элемент. Это приводит к тому, что точность измерения зависит только от точности определения калибровочного напряжения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. Ф

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 б О1 Н 1 00 »

7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 4178512/25-28 (22) 12.01.87 (46) 07.07.88. Бюл. № 25 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В. В. Волков, А. В. Гудялис, P. Ю. Ю. Гульбинас, Э-С. Б. Славицкас и E. И. Шор (53) 534.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 470706, кл. б 01 Н 1/04, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактных измерений параÄÄSUÄÄ 1408238 А1 метров вибрации различных объектов. Целью изобретения является повышение точности измерений параметров вибрац é "за счет исключения влияния низкочастотных колебаний корпуса устройства и чувствительного элемента на результаты измерений. По,1ожительный эффект в данном устройстве создается за счет установки биморфной пьезоплàcTèíû 7 и компенсатора 12, которые позволяют устранить погрешности измерений, возникающие при измерении низкочастотных колебаний объекта, за счет передачи этих колебаний через фундамент на корпус устройства и далее на чувствительный элемент.

Это приводит к тому, что точность измерения зависит только от точности определения калибровочного напряжения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1408238

10

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактных измерений параметров вибраций различных объектов.

Целью изобретения является повышение точности измерения параметров вибрации за счет исключения влияния низкочастотных колебаний корпуса устройства и чувствительного элемента на результаты изме:, .рений.

На чертеже представлено устройство для, бесконтактного измерения параметров виб, рации.

Устройство содержит корпус 1 с закрепленной на нем микрометрической головкой 2, стержень 3, расположенный на его конце чувствительный элемент 4, две направляющие 5, взаимодействующую с ними микрометрической головкой 2 каретку 6, подпружиненную относительно корпуса 1, биморфную пьезопластину 7 с электродами 8, упруго закрепленную с помощью зажимов 9 ,, внутри каретки 6 и жестко прикрепленную к стержню 3 посредством диэлектрической ! втулки 10. Кроме того, устройство содер, жит предварительный усилитель 11, вход которого соединен с чувствительным эле ментом 4, и блок 12 компенсации„соеди-. ненный с электродами биморфной пьезопластины 7 и выходом усилителя 11.

Блок 12 компенсации содержит после, довательно соединенные переключатель 13, интегратор 14 и сумматор 15, второй вход которого предназначен для подключения к усилителю 11, первый вход переключателя 13 предназначен для подключения к источнику калибровочного сигнала, а второй вход к электродам биморфной пьезопластины 7, а выход сумматора является выходом устройства. Для уменьшения паразитных свя; зей пьезокерамическая пластина 7 экранирована экраном, а стержень — корпусом 1.

Соотношение длины и диаметра стержня находится в пределах 10 — 30, Устройство работает следующим образом.

Предварительно для устройства определяется калибровочная константа. Для этого переключатель 13 устанавливается в первое положение, соответствующее режиму калибровки. На прямоугольную биморфную пьезокерамическую пластину 7 через электроды 8 подается переменное напряжение U известной частоты и величины, При этом указанная пластина начинает колебаться, вызывая продольные колебания стержня 3. Для данной частоты и величины калибровочного напряжения U одним из известных методов, например с помощью микроскопа, определяют амплитуду продольных колебаний стержня 3, которая пропорциональна

Uxaа. ОПРЕДЕЛЕННОЕ TBKHM 06P230M ЗНаЧЕНИЕ амплитуды колебаний стержня 3 для данной величины и частоты калибровочного напряжения Ьва. является калибровочной константой данного устройства.

2

В рабочем положении устройство устанавливается над неподвижным объектом (не показан) так, чтобы конец стержня 3 с чувствительным элементом 4 в виде поляризованной фторопластовой пленки находился против поверхности исследуемого объекта с зазором (заведомо большим ожидаемых перемещений при вибрации). При первом положении переключателя 13 отключается вход интегратора 14 от электродов 8 прямоугольной биморфной пьезокерамической пластины 7, и на электроды подается напряжение U.

При этом в стержне 3 из-за изменения зазора между объектом и поляризованной фторопластовой пленкой наводится переменное напряжение, которое подается на вход предусилителя 11 с регулируемым коэффициентом усиления. С выхода последнего усиленное напряжение поступает на второй вход сумматора 15, на первый вход которого подается нулевое напряжение с выхода интегратора 14, так как его вход отключен.

В результате на выходе сумматора 15 получается сигнал U- ., величину которого изменяют, перемещая каретку 6 с помощью микрометрической головки 2. При этом с учетом калибровочной константы устанавливают необходимый рабочий зазор, а регулировкой коэффициента усиления — необходимую чувствительность, при которой масштаб сигналов на оооих входах сумматора 15 при измерении одинаковый. Затем переключатель

13 ставят во второе положение, соответствующее режиму измерения, и возбуждают вибрацию исследуемого объекта. При этом в стержне 3 возникает переменный сигнал. При измерении низкочастотных вибраций их энергия может оказаться значительной, и они оказывают влияние на точность измерения, например, воздействуя на корпус 1 устройства через фундамент. В этом случае возникают продольные колебания стержня 3, которые, воздействуя на прямоугольную биморфную пьезокерамическую пластину 7, вызывают ее переменную деформацию. При рассматриваемом положении переключателя 13 сигнал с пьезопластины 7 подается на интегратор 14, где интегрируется и получается сигнал, пропорциональный виброскорости стержня 3. Этот сигнал в противофазе подается на первый вход сумматора 15, на второй вход которого поступает сигнал от стержня 3, усиленный предусилителем 11. На выходе сумматора 15 получается сигнал Uâûx, который пропорционален виброскорости обьекта и свободный от помехи, связанной с передачей вибрации через фундамент на корпус 1 и стержень 3. При высоких частотах вибрации объекта его колебания быстро гаснут, так как демпфируются корпусом 1 и другими элементами устройства, поэтому они не вызывают колебаний стержня 3. Тогда на выходе интегра1408238

Формула изобретения

Составитель В. Евстратов

Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор А Обрт чап

Заказ 3298/42 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тора 14 напряжение равно нулю, и выходной сигнал сумматора 15 также пропорционален виброскорости исследуемого объекта, так как измерения проводятся при одной и той же чувствительности, следовательно выходной сигнал устройства 11.. может быть сравнен с сигналом и амплитудой, полученными при калибровке устройства. Таким образом, можно установить амплитуду вибрации исследуемого объекта. Для обеспечения измерения в труднодоступных местах конструкции чувствительный элемент 4 в виде поляризованной фторопластовой пленки закреплен на конце стержня 3, длина которого позволяет реализовать такие измерения. Однако из-за невозможности обеспечения абсолютно одинаковых условий закрепления концов прямоугольной биморфной пьезокерамической пластины могут появиться поперечные колебания стержня 3, влияющие на точность измерения, поэтому выбрано соотношение длины стержня и его ди а метра в предел ax 0 — 30.

1. Устройство для бесконтактного измерения параметров вибрации, содержащее корпус с закрепленной на нем микрометрической головкой, стержень, на ко1це которого расположен чувствительный элемент, подключенный к нему и размещенный в корпусе предусилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство снабжено двумя направляющими, взаимодействующей с ними и микрометрической головкой кареткой, подпружиненной относительно корпуса, размещенной внутри каретки биморфной пьезопластиной с электродами, жестко соединенной со стержнем и электрически изолированной с ним, блоком компенсации, соединенным с электродами биморфной пьезопластины и выходом усилителя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок компенсации содержит последовательно соединенные переключатель, интегратор и сумматор, второй вход которого предназначен для подключения к усилителю, первый вход переключателя предназначен для подключения к источнику калибровочного сигнала, второй вход — к электродам биморфной пьезопластины, а выход сумматора является выходом устройства.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что длина и диаметр стержня выбраны в соотношении 10 — 30.