Способ контроля жесткости закрепления пъезоэлектрических преобразователей

Способ контроля жесткости закрепления пъезоэлектрических преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соеетсиих

Социалистииесаа

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и473924 (61) До пол н ител ьное к а вт. св ид- ву— (22) Заявлено 07.04.77 (21) 2473989/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М, Кл. е

Ci 01 P 15/02 б 01 Н 3/06

Государственный квиктвт

СССР во делам извбрвтвиий и вткрьтий

Опубликовано 15.07.79 Бюллетень № 26

Дата опубликования описа ния 25.07.79 (53) УД К 531. 768 (088,8) (72) Автор изобретения

В. М. Тимофеев (7>) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЖЕСТКОСТИ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ1"1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качеств а закрепле ния на объекте пьезоэлектрических измерительных преобразователей вибрационных и ударных ускорений.

Известны способы проверки закрепленных на объекте пьезоэлектрических преобразователей, включающие электрическое возбуждение преобразователя и анализ.его выходного с игнал а (откл ика ), в результате которого выводится суждение о состоянии контакта преобразователя с объектом (жесткости закрепления), однако способ предполагает наличие дополнительного эталонного преобразователя (1) . Наиболее близким к изобретению является способ, который предполагает возбуждение преобразователя электрическими импульсами длительностью

3 мкс, селекцию отклика и его анализ с помощью спектроанализатора. По результатам анализа судят о качестве закрепления преобразователя (2) .

Этот известный способ характеризуется малой чувствительностью, обусловленной тем, что амплитудннй спектр импульса воз2 буждения не согласован с частотным диапазоном преобразователя, т. е. спектр импульса сосредоточен в интервале, значительно превышающем диапазон частот любого из выпускаемых промышленностью преобразователей вибрационных или ударных ускорений.

Для повышения чувствительности предлагается возбуждение преобразователя осуществлять импульсами, частота которых равна удвоенному значению низшей собствен1В ной частоты закрепленного преобразователя, а селекцию отклика производить с частотной коррекцией, исходя из отношения спектра импульса возбуждения и значения спектра на частоте, равной нулю.

На фиг. 1 изображены графики амплитудно-частотной характеристики преобразователя H (f), спектра импульса возбуждения S (f) и функции коэффициента преобразования K(f); на фиг. 2 — график для щ выбора дл ител ьн ости C импульса возбуждения по значению низшей собственной частоты f „д контролируемого преобразов ател я; на фиг. 3 — структурная схема устройства для осуществления описываемого способа.

673924

Формула изобретения

При выборе длительности импульса возбуждения по описанному выше правилу около 80О/р его энергии является действующей, т. е. распределяется в диапазоне частот преобразователя, и эта доля для преобразователей, имеющих различное значение низшей собственной частоты f, сохраняется постоянной.

Кривая 1 (см. фиг. !) изображает амплитудно-частотную характеристику Н (f) преобразователя, а кривая 2 — спектр импульса, который необходимо использовать для возбуждения этого преобразователя.

Длительность этого импульса определяется по формуле С = — — —.

1 и.с.

Действующая энергия возбуждения пропорциональна заштрихованной площади.

Если такой преобразователь возбуждать импульсом меньшей длительности, но такой же амплитуды (его спектр изображен кривой 3), действующая энергия возбуждения оказывается меньше, что влечет уменьшение энергии отклика, т. е. снижение чувствительности. При возбуждении преобразователя импульсом большей длительности (его спектр изображен кривой 4) основная часть энергии спектра сосредоточивается в начальной части частотного диапазона преобразователя и полученная амплитудно-частотная характеристика преобразователя имеет значительные отклонения от действительной. Частота первого обращения в нуль спектра такого импульса находится. в диапазоне частот преобразователя. Следовательно, такой импульс непригоден для возбуждения.

Важным свойством способа является частотная коррекция отклика преобразователя.

Действительная амплитудно-частотная характеристика преобразователя может быть получена только при обеспечении возбуждающего воздействия, имеющего равномерный амплитудный спектр во всем частотном диапазоне преобразователя. Такое воздействие может быть реализовано с помощью импульса япК/Х, имеющего бесконечную длительность. Импульсы конечной длительности имеют спа) ающий амплитудный спектр, что влечет за собой пропорциональное уменьшение амплитуд спектральных составляющих отклика. Высокочастотные составляющие спектра отклика более чувствительны к изменению жесткости закрепления, чем низкочастотные. Частотная коррекция отклика позволяет уменьшить погрешность определения амплитудно-частотной характеристики преS

ie

15 о

25 зо образователя. Функция коэффициента преобразования К(1) при возбуждении преобразователя импульсом длительностью

= 1/2f z изображена кривой 5. Необходимое значение длительности С импульса по значению низшей собственной частоты преобразователя может быть найдено по гр аф ику 6 (см. ф иг. 2) .

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, структурная схема которого изображена на фиг. 3. Устройство состоит из генератора 7 импульса возбуждения, схемы 8 селекции откл ика, схемы 9 коррекции и анализатора 10 спектра. Контролируемый преобразователь 11 подключается к выходу генератора 7 и входу схемы 8 селекции.

Генератор 7 формирует импульсы длительностью t = 1/21н,„подаваемые непосредственно на рабочие пьезоэлементы контролируемого преобразователя 11. На входе схемы 8 имеет место суммарный сигнал в виде импульса возбуждения и следующего, после его окончания, отклика. Схема 8 селекции выделяет отклик из суммарного сигнала. Схема 9 коррекции имеет коэффициент передачи, равный функции коэффициента преобразова ния, что обеспечивает подъем высокочастотных составляющих отклика с целью компенсаци их уменьшения за счет спада спектра импульса возбуждения. Анализатор 10 осуществляет спектральный анализ откорректированного по частоте отклика.

Способ контроля жесткости закрепления пьезоэлектрических преобразователей, включающий электрическое возбуждение преобразователя, селекцию отклика и его спектральный анализ, по результатам которого судят о качестве закрепления, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, возбуждение преооразователя осуществляют импульсами, частота которых равна удвоенному значению низшей собственной частоты закрепленного преобразователя, а селекцию отклика производят с частотной коррекцией, исходя из отношения спектра импульса возбуждения и значения спектра на частоте, равной нулю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 505131, кл. Н 04 R 17/00, 1974.

2. Сборник «В ибрационная техника».

М., МДНТП, 1972, с. 45.

673924

S(o)

5((=(н.г гн. с 2Гн.г к() ) гн.с

Фиг. 1

Тм

1)

Zo 40 Ю АР rrro ю20 ; нГц

Фиг. 2

Составитель Ковмнсаренко

Редактор Л. Тюрина Техред О. Луговая Корректор В. Синицкая

Заказ 4064/40 Тираж 1080 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4