Датчик виброускорений

Датчик виброускорений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(54) ДАТЧИК .ВИБРОУСКОРЕНИЙ

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к струнным датчикам виброускорений и может быть использовано для измерения параметров низкочастотных вибраций в промышленности и на транспорте.

Известные струнные датчики ускорений (!1 и (21 при измерении низнечестотных виброускорений объектов с угловым перемещением основания относительно плоскости горизонта подвер10 жены отрицательному влиянию реакции опоры (кажущемуся ускорению) .В результате этого кроме полезного сигнала о вибрациях на выходе датчика

15 имеется нестационарный сигнал, функционально связанный с проекцией ускорения силы тяжести на ось чувствительности датчика, что также ограничивает диапазон измеряемых ускореНИй е

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам .к изобретению является датчик виброускорений, содержащий инерцио11ную массу, закрепленную в корпусе посредством биморфного пьезокерамического кристалла и двух соосно расположенных струн, блок поддержания незатухающих колебаний струн и блок сравнения частот колебаний (3).

Недостатком устройства также является. наличие дополнительной погрешности, обусловленной наличием паразнтного сигнала, функционально связанного с ускорением силы тяжести.

Вследствие этого сужается и диапазон измерения виброускорений, так как биморфный элемент (исполнительное устройство канала компенсации) кроме инерционных сил, возникающих от вибрационных ускорений, компенсирует еще и составляющую силы тяжести инерционной массы, направленную по оси ыувствительности датчика, что равносильно

la конечном итоге потере чувствительности датчика.

87

Цель изобретения — повышение точности измерения вибрационных ускорений.

Это достигается тем, что датчик снабжен усилителем с фильтром низких частот, вход которого подключен к вы ходу блока сравнения, а выход - к одному из составных элементов биморфного кристалла, второй элемент- которого соединен с выходом блока сравнения.

На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема датчика виброускорений.

Датчик содержит корпус 1, струнные резонаторы 2 и 3, инерционную массу 4, устройства возбуждения 5, 6 колебаний струнных резонаторов, блок сравнения 7, биморфный пьезокерамический кристалл, состоящий из двух со ставных элементов 8 и 9, усилитель 10 и фильтр ll низких частот. Выход блока сравнения 7 одновременно подключен к входу усилителя 10 и к одному из составных элементов 8 биморфного пьезокерамического кристалла (к его внешнему и внутреннему общему заземленному электродам) . Выход фильтра 11 подключен к второму составному элементу 9.

Датчик работает, следующим образом.

При отсутствии виброускорений и при нулевом угле отклонения оси чувствительности от плоскости горизонта собственные частоты резонаторов 2 и

3 равны,и выходное напряжение блока сравнения 7 равно нулю.

Прн наличии ускорения а на инерционную массу 4 воздействует сила

F =ma, пытающаяся изогнуть элемент

9 биморфного пьезокерамического кристалла, в направлении, противоположном ускорению а. При этом собственные частоты резонаторов 2 и 3 изменяются, и на выходе блока сравнения 7 появится напряжение. Выходной сигнал с блока сравнения 7 с частотой, соответствующей частоте вибрационного ускорения а не пройдет через фильтр 11 низких частот с полосой пропускания

0 (f (О, 1 Гц, а поступит сразу на элемент 8 биморфного пьезокерамического кристалла. При этом биморфный пьезокерамический кристалл компенсирует инерционную силу F a.

Таким образом в.работе задействован только один элемент 8 биморфного пьезокерамического кристалла, при этом сигнал с блока сравнения 7, поступающий на элемент 8, содержит в се1078

t0

t5

55 информацию об измеряемом вибрационном ускорении.

При изменении углового положения оси чувствительности датчика в пространстве на инерционную массу 4 будет действовать составляющая силы тяжести, направленная по этой оси. В результате чего собственные частоты резонаторов 2 и 3 изменяются и на выI ходе блока сравнения 7 появится сигнал, который через фильтр ll низких частот и усилитель 10 с коэффициентом усиления К поступит на другой элемент 9 биморфного пьеэокерамического к;исталла, и таким образом произойдет компенсация указанной составляющей сйлы тяжести .

Так как на выходе блока сравнения (выходе датчика) сигнал, функционально связанный с этой составляющей, будет по амплитуде примерно в К раз меньше по сравнению с полезным сигналом (при условии равенства амплитуды виброускорения и величины составляющей ускорения силы тяжести, Таким образом конструкция датчика позволяет существенно снизить погрешность, связанную. с наклонами основания, на котором установлен датчик, при этом диапазон измерения может быть расширен. формула изобретения

Датчик виброускорений, содержащий инерционную массу, закрепленную в корпусе посредством биморфного пьезокерамического кристалла и двух соосно расположенных струн, блок поддержания незатухающих колебаний струн и блок сравнения частот колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения вибрационных ускорений, он снабжен усилителем с фильтром низких частот вход которого подключен к выходу блока сравнения, а выход — к одному из составных элементов биморфного крисг талла, второй элемент которого соединен с выходом блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Ф 1344358, кл. G 01 P)21.10.63.

2. Патент США Р 3153351, кл. 73-497, 20.10.64.

3. Авторское свидетельство СССР

У 637733, кл. С Ol P 15/10, 23.11.78 (прототип).

871078

Составитель К. Лукомский

Редактор Л. Павлова Техред А. Савка Корректор М. Демчик

Заказ 8428/17 Тираж 910 -Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4