Устройство для измерения скорости вращения вала

Устройство для измерения скорости вращения вала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

« i 6450 84

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.05.77 (21) 2488381/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.79, Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 30.01.79 (51) М. Кл.

G 01Р 3/48

Государственный комитет

СССР (53) УДК 531.767 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Г. Т. Левченко и А. А. През (71) Заявитель

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ВРАЩЕНИЯ ВАЛА

Изобретение относится к технике электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано для измерения скорости вращения различного рода валов и механизмов. 5

В настоящее время все шире в технике используются пьезоэлектрические датчики (1, 2) для измерения параметров перемещений.

Наиболее близким по технической сущности и решаемым задачам является устройство (3), которое содержит возбудитель и узел съема сигнала в виде охватывающего резонатора цилиндрического емкостного датчика. 15

К числу недостатков этого устройства следует отнести сложность конструкции и невысокую для современных систем точность измерения мгновенной скорости вращения. 20

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерений и упрощение конструкции измерителя скорости.

Поставленная цель достигается тем, что возбудитель выполнен в виде подключенной к источнику питания пьезоэлектрической пленки, нанесенной на торец вала, а узел съема выполнен в виде прижатого к цилиндрической поверхности вала биморфного пьезоэлемента, выводы которого под- 30 ключены к блоку регистрации скорости вр а щения.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство для измерения скорости вала состоит из полого цилиндрического резонатора 1, составляющего единое целое с валом 2 и акустически изолированного кольцевым пазом 3. На торце резонатора 1 закреплена пьезоэлектрическая пленка 4 с электродом, составляющим воздушный конденсатор 5 с противостоящей металлической пластиной, закрепленной на изоляторе статора 6 и подключенной к источнику питания, второй вывод которого подсоединен к валу 2, являющемуся вторым электродом пленки 4. На статоре 6 также установлен биморфный пьезоэлемент 7, выводы которого подключены к блоку 8 регистрации скорости вращения вала. Биморфный пьезоэлемент прижат к поверхности цилиндрического резонатора 1 под острым углом а к нормали на поверхность в точке касания.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом.

B устройство для измерения скорости вращения вала на пьезоэлектрическую пленку 4 через вал 2 и воздушный конденсатор от источника питания подастся высо3 кочастотное напряжение на частоте f собсгвенных радиальных колебаний резонатора 1, качество колебаний которого обеспечивается акустической изоляцией от вала посредством кольцевого паза 3. Амплитуда высокочастотного напряжения промодулирована низкой частотой F, близкой пли совпадаюшей с резонансной частотой свободных изгибных колебаний биморфного пьезоэлемента 7. Таким образом, радиус резонатора 1 периодически с частотой f увеличивается и уменьшается, а амплитуда колебаний радиуса относительно радиуса покоя резонатора менчется с частотой модуляции

F. При увеличении радиуса резонатора 1 на конец пьезоэлемента действует сила, сжимающая его. Для этого угол о. касания пьезоэлементом поверхности резонатора выбран так, что при движении с увеличснием радиуса резонатора возникают условия заклинивания конца пьезоэлемента на поверхности вала, препятствующие проскальзыванию конца по поверхности. Условие будет выполнено, если угол касания а попадает в сектор угла трения (,p= arctgK,ð, где К,р — коэффициент трения между материалами, из которых изготовлены свободный конец пьезоэлемента 7 и поверхность резонатора. Угол трения,р отсчитывают от нормали к поверхности резонатора в точке касания, как и угол а.

В следующий полупериод, когда радиус уменьшается, заклиниванпе исчезает, и конец биморфного пьезоэлемента 7 свободно скользит по поверхности резонатора. Поэтому результирующее за период несущей частоты усилие, отличное от нуля, изгибает пьезоэлемент, и величина изгиба меняется

645084 с частотой модуляции F. Биморфный пьезоэлемент преобразует свою механическую деформацию в электрпческич сигнал с частотой F и амплитудой, пропорциональной

5 скорости вращения вала и этот электрический сигнал поступает в блок 8, настроенный на частоту модуляции F.

В том случае, когда вал не вращается и проскальзывания конца пьезоэлемента от10 носитсльпо поверхности вала нет, пьезоэлемснт вырабатывает сигнал с частотой f u амплитудой, промодулированной частотой

F. Иными словами, детектирование отсутствует — на входе блока 8 регистрации ско15 рости вращения напряжение с частотой F равно нулю.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости вра20 щения вала, содержащее возбудитель, источник питания, узел съема и блок регистрации скорости вращения, о т л и ч а юще ес я тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, возбуди25 тель выполнен в виде подключенной к источнику питания пьезоэлектрической пленки, нанссенной на торец контролируемого вала, а узсл съема выполнен в виде при «атого к цилиндрической поверхности биморфного пьезоэлемента, выводы которого подключены к блоку р"гистраци скорости вращения.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Агейкин Д. И. и др. Датчики контроля п регулирования, М., 1965, с. 210 †2.

2. Лвторское свидетельство СССР № 337720, кл. G 01Р 3/42, 1972.

3. Лвторское свидетельство СССР

10 ¹ 456208, кл. G 01Р 9/04, 1972, Заказ 2473/14

НПО

Изд. № 133 Тираж 1089 типография, пр. Сапунова, 2

Подписное