Способ контроля качества закрепления электроакустических преобразователей

Способ контроля качества закрепления электроакустических преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

"""ч - о ям.

h ° л" 0-åðð t1 е k

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск ил

Социалистическик

Республик 736386 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.02.78 (21) 2579197/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М К

Н 04 R 29/00

Государственный комитет ао делам изобретений и открытий (53) УДК 534.232 (088.8) Опубликовано 25.05.80. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 05.06.80 (72) Автор изобретения

В. М. Тимофеев (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЗАКРЕПЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к технике измерения параметров электроакустических преобразователей и может быть применено в измерительных устройствах и системах, использующих эти преобразователи для контроля их качества закрепления.

Известны способы контроля качества закрепления пьезоэлектрических преобразователей, по которым возбуждение контролируемого преобразователя осуществляется подачей напряжения на его рабочие пьезоэлементы, а о качестве закрепления судят по ам- 30 плитуде выходного сигнала дополнительного преобразователя, установленного на этом же объекте (1) .

Наличие дополнительного преобразователя, установленного на объекте, является недостатком способа.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является способ контроля качества закрепления электроакустических преобразователей, основанный на сравнении спектра отклика преобразователя на электрический импульс возбуждения со спектром эталона (2).

Недостатками этого способа являются сложность контроля качества закрепления и невозможность его автоматизации, обусловленные тем, что сравнению подлежат два параметра.

Цель изобретения — упрощение процедуры контроля.

Поставленная цель достигается за счет того, что из отклика контролируемого преобразователя на электрические импульсы возбуждения выделяют спектральную составляющую с частотой установочного резонанса этого преобразователя, уровень которой сравнивают с уровнем спектральной составляющей эталона на частоте его установочного резонанса, а о качестве закрепления контролируемого преобразователя судят по разности вышеуказанных уровней.

На фиг. 1 изображено семейство амплитудно-частотных характеристик (ALlX) серийно выпускаемого преобразователя при различных моментах закрепления; на фиг. 2схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

При закреплении преобразователя на объекте образуется более сложная механическая система (система «объект-преобразова736386 тель»), обладающая новыми резонансными свойствами.

Изображенное на фиг. 1 семейство кривых 1 — 6 получено в результате спектрального анализа отклика преобразователя на возбуждение в виде последовательности видеоимпульсов амплитудой 100 В, длительностью 3 мкс, следующих с периодом повторения, равным Тпокт — — 1мс, которые подавались непосредственно на рабочие пьезоэлементы. По оси ординат отложены выходные показания анализатора спектра 11лк. Кривая является амплитудно-частотной характеристикой незакрепленного преобразователя, кривые 2-6 получены при закреплениях, равных 0,2; 0,4; 0,6; 0,9 и 1 от номинального. Зарепление преобразователя осушествлялось на стальной плите с помощью моментного ключа (преобразователь крепится на объекте с помощью хвостовика с резьбой).

При закреплении преобразователя в его амплитудно-частотной характеристике возникает новый резонанс, частота и максимальная амплитуда которого с увеличением жесткости закрепления увеличиваются. Г1оявление этого резонанса связано с возникновением системы «объект-преобразов тель».

По этой причине он носит название установочного. его частота fynpeg. всегда меньше частоты первого резонанса АЧХ незакрепленного преобразователя. Максимумы прочих резонансов, вызванных механическими свойствами самого преобразователя, имеют тенденцию уменьшаться, поскольку объект оказывает на преобразователь демпфирующее действие. Однако увеличение максимума установочного резонанса происходит более заметно, чем уменьшение прочих спектральных составляющих АЧХ преобразователя. Плоский начальный участок амплитудно-частотной характеристики претерпевает лишь весьма незначительные изменения.

Характер зависимости величины контактной жесткости от усилия поджатия почти линеен, а само усилие поджатия линейно связано с величиной момента закрепления

М рлкр .

Таким образом, изменение контактной жесткости оказывает значительное влияние на уровень той спектральной составляющей

АЧХ преобразователя, которая соответствует частоте его установочного резонанса.. Кроме того, с увеличением жесткости уровень этой спектральной составляющей увеличивается, в то время как максимумы прочих резонансов уменьшаются. При полном нарушении контакта преобразователя с объектом установочный резонанс исчезает (прочие резонансы имеют место при любых жесткостях, поскольку они вызваны свойствами самого преобразователя) .

По этим причинам достоверность контроля качества закрепления по уровню спектральной составляющей, соответствующей частоте установочного резонанса преобразо25

3s о и

se

55 вателя fycT.pe(., оказывается не меньше, чем при контроле по его АЧХ, однако сама процедура контроля значительно упрощается и может быть автоматизирована.

Устройство, с помощью которого возможна автоматическая оценка качества закрепления преобразователей, включает генератор видеоимпульсов 7, выход которого посредством коммутатора 8 имеет возможность поочередно подключаться к контролируемому преобразователю 9, установленному на объекте 10, и к образцовому преобразователю 11, установленному на имитаторе объекта 12.

К контролируемому преобразователю 9 подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных схемы селекции отклика 13, перестраиваемого фильтра 14 и детектора 15.

К образцовому преобразователю 11 подключается цепь, состоящая из последовательно соединенных схемы селекции отклика 16, фильтра 17, настроенного на частоту установочного резонанса образцового преобразователя 11, и детектора 18. Выходы детекторов 15 и 18 подключены к входам амплитудного дискриминатора 19.

Образцовый преобразователь аналогичен контролируемому и закреплен на имитаторе объекта с той же жесткостью, что и контролируемый на объекте. Имитатор объекта выполнен из того же материала, что и объект в форме куба или цилиндра, имеющего высоту, равную диаметру, массой в 5 — 10 раз превышающей массу образцового преобразователяя.

Поскольку при возбуждении преобразователя электрическими импульсами в колебательное движение приводится лишь незначительный участок объекта, непосредственно примыкающий к преобразователю, указанной массы вполне достаточно для имитации объекта.

Материал имитатора должен иметь такие же физико-механические характеристики, что и материал объекта (вид и глубина термообработки и т.д.), а поверхность закрепления должна быть выполнена по техническим условиям для данного типа преобразователей.

На группу закрепленных на объекте однотипных преобразователей, качество закрепления которых должно контролироваться, требуется только один образцовый, который вместе с имитатором может быть расположен в любом месте, например встроен в корпус устройства контроля качества закрепления.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 7 формирует электрические видеоимпульсы. Период повторения Тповт. таков, что к моменту начала формирования следующего импульса успевает закончиться перехо ",ный процесс (отклик ), обусловлен736386 ный действием предыдущего импульса. Поочередное подключение к генератору контролируемого и образцового преобразователей обеспечивает полную эквивалентность их возбуждений. Таким образом, на выходе генератора будут присутствовать импульсы возбуждения и следующие после их окончаний отклики преобразователей 9 и 11 (фиг. З,а). Причем отклики контролируемого будут чередоваться с откликами образцового. Работа генератора 7 и коммутатора

8 согласована так, что момент переключения коммутатора на некоторое время (удд, равное, например, длительности импульса возбуждения, упреждает начало формирования этого импульса.

Графики б и в поясняют работу контактов коммутатора 8. На входе схемы селекции 13 присутствуют импульсы возбуждения с откликами контролируемого преобразователя, в то время как на входе схемы селекции 16 — импульсы с откликами образцового .(см. фиг. 3 г, д). Схемы селекции 13 и 16 выделяют и усиливают отклики соответствующих преобразователей (см. фиг. 3 е и ж). Выделенные фильтрами !4 и 17 напряжения детектируются детекторами 15 и

18 и подаются на амплитудный дискриминатор 19.

Выходные напряжения детекторов 15 и 18 пропорциональны уровням спектральных составляющих откликов соответствующих преобразователей. Поскольку контролируемый и образцовый преобразователи однотипны и закреплены с одинаковой жесткостью, спектры их откликов будут одинаковы, а выходные напряжения детекторов 15 и 18 равны. Основным источником нарушения жесткости закрепления является вибрационное или ударное воздействие. Такому воздействию подвержен только контролируемый преобразователь, поскольку имитатор объекта не связан с объектом. Энергия же колебаний, возникающих при преобразовании электрического импульса в механический мала и не вызывает нарушения жесткости закрепления.

Имитатор вместе с закрепленным на нем образцовым преобразователем выполняет в устройстве роль «образцовой жесткости», с которой сравнивается жесткость контролируемого преобразователя. Операция сравнения осуществляется с помощью амплитудного дискриминатора, который выдает сигнал неисправности при уменьшении жеcTt ()сти контролируемого преобразователя до величины менее допустимой.

Фильтр 14 должен перестраиваться в диапазоне, в котором возможно изменение частоты f уст,ре . для данного типа преобразователей. При контроле качества закрепления следует найти частоту, на которой выходное напряжение этого фильтра принимает максимальное значение. Это напряжение детектируется и подается на амплитудный дис30 криминатор. При автоматическом контроле детектор 15 должен запоминать максимальное значение напряжения на нем. Перед осуществлением операции контроля напряжение на детекторе 15 от предыдущего измерения должно быть сброшено.

Устройство может быть использовано в качестве индикатора жесткости закрепления при установке преобразователей на объекте или градуировочной установке, обеспечивая идентичность закреплений. т Использование не связанного с объектом образцового преобразователя повышает надежность способа, поскольку этот преобразователь не подвергается со стороны объекта никаким воздействиям.

2f

Формула изобретения

Способ контроля качества закрепления электроакустических преобразователей, осад нованный на сравнении спектра отклика преобразователя на электрический импульс возбуждения со спектром эталона, отличающийся тем, что, с целью упрощения процедуры контроля, из отклика контролируемого преобразователя выделяют спектральную составляющую с частотой его установочного резонанса, уровень которой сравнивают с уровнем спектральной составляющей эталона на частоте его установочного резонанса, а о качестве закрепления контролируемого преоб4о,разователя судят по разности вышеуказанных уровней.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 437923, кл. G 01 Н 3/00, 19. 2.

4> 2. Тимофеев В. М. Аппаратура для дистанционного контроля жесткости закрепления пьезоэлектрических измерительных преобразователей. M., Сб. Вибрационная техника, МДНТП, 1972, с. 893 (прототип).

73638б Р22. 5

Составитель В. Пирогов

Редактор Т. Иванова Техред К. Шуфрич Корректор М. Демчик

Заказ 2450/48 Тираж 729 П одп ис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035, Москва, .Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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