SU1408238A1 - Устройство дл бесконтактного измерени параметров вибрации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактных измерений параметров вибрации различных объектов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений параметров вибраций за счет исключени  вли ни  низкочастотных колебаний корпуса устройства и чувствительного элемента на результаты измерений. Положительный эффект в данном устройстве создаетс  за счет установки биморфной пье- зопластины 7 и компенсатора 12, которые позвол ют 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 измерени  зависит только от точности определени  калибровочного напр жени . 2 з.п. ф-лы, 1 ил. Ф

Description

т

сл

4

о

00 ГчЭ

со оо

t5

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактных измерений нараметров вибра- ций различных объектов, Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  параметров вибрации за счет исключени  вли ни  низкочастотных колебаний корпуса устройства и чувствительного элемента на результаты измерений .

На чертеже представлено устройство дл  ю бесконтактного измерени  параметров вибрации .

Устройство содержит корпус 1 с закрепленной на нем микрометрической головкой 2, стержень 3, расположенный на его конце чувствительный элемент 4, две направл ющие 5, взаимодействующую с ними микрометрической головкой 2 каретку 6, подпружиненную относительно корпуса 1, би- морфную пьезопластину 7 с электродами 8, упруго закрепленную с помощью зажимов 9 20 внутри каретки 6 и жестко прикрепленную к стержню 3 посредством диэлектрической втулки 10. Кроме того, устройство содержит предварительный усилитель 11, вход которого соединен с чувствительным элементом 4, и блок 12 компенсации, соеди- 25 ненный с электродами б-иморфной пьезо- пластины 7 и выходом усилител  11.

Блок 12 компенсации содержит последовательно соединенные переключатель 13, интегратор 14 и сумматор 15, второй вход которого предназначен дл  подключени  к усилителю 11, первый вход переключател  13 предназначен дл  подключени  к источнику калибровочного сигнала, а второй вход - к электродам биморфной пьезопластины 7, а выход сумматора  вл етс  выходом устройства . Дл  уменьщени  паразитных св зей пьезокерамическа  пластина 7 экранирована экраном, а стержень - корпусом 1. Соотношение длины и диаметра стержн  находитс  в пределах 10-30.

Устройство работает следующим образом. Предварительно дл  устройства определ етс  калибровочна  константа. Дл  этого переключатель 13 устанавливаетс  в первое положение, соответствующее режиму калибровки . На пр моугольную биморфную пьезокерамическую пластину 7 через электроды 8 подаетс  переменное напр жение U«ui известной частоты и величины. При этом указанна  пластина начинает колебатьс , вызыва  продольные колебани  стержн  3. Дл  данной частоты и величины калибровочного напр жени  UKM одним из известных методов , например с помощью микроскопа, определ ют амплитуду продольных колебаний стержн  3, котора  пропорциональна Укал. Определенное таким образом значение амплитуды колебаний стержн  3 дл  данной величины и частоты калибровочного напр жени  икал  вл етс  калибровочной константой данного устройства.

40

30

35

45

50

55

5

0 5

В рабочем положении устройство .устанавливаетс  над неподвижным объектом (не показан) так, чтобы конец стержн  3 с чувствительным элементом 4 в виде пол ризованной фторопластовой пленки находилс  против поверхности исследуемого объекта с зазором (заведомо больщим ожидаемых перемещений при вибрации). При первом положении переключател  13 отключаетс  вход интегратора 14 от электродов 8 пр моугольной биморфной пьезокерамической пластины 7, и на электроды подаетс  напр жение Укал.

При этом в стержне 3 из-за изменени  зазора между объектом и пол ризованной фторопластовой пленкой наводитс  переменное напр жение, которое подаетс  на вход предусилител  11 с регулируемым коэффициентом усилени . С выхода последнего усиленное напр жение поступает на второй вход сумматора 15, на первый вход которого подаетс  нулевое напр жение с выхода интегратора 14, так как его вход отключен. В результате на выходе сумматора 15 получаетс  сигнал Ывых, величину которого измен ют , перемеща  каретку 6 с помощью микрометрической головки 2. При этом с учетом калибровочной константы устанавливают необходимый рабочий зазор, а регулировкой коэффициента усилени  - необходимую чувствительность, при которой .масштаб сигналов на обоих входах сумматора 15 при измерении одинаковый. Затем переключатель 13 став т во второе положение, соответствующее режиму измерени , и возбуждают вибрацию исследуемого объекта. При этом в стержне 3 возникает переменный сигнал. При измерении низкочастотных вибраций их энерги  может оказатьс  значительной , и они оказывают вли ние на точность измерени , например, воздейству  на корпус 1 устройства через фундамент. В этом случае возникают продольные колебани  0 стержн  3, которые, воздейству  на пр моугольную биморфную пьезокерамическую пластину 7, вызывают ее переменную деформацию . При рассматриваемом положении переключател  13 сигнал с пьезопластины 7 подаетс  на интегратор 14, где интегрируетс  и получаетс  сигнал, пропорциональный виброскорости стержн  3. Этот сигнал в про- тивофазе подаетс  на первый вход сумматора 15, на второй вход которого поступает сигнал от стержн  3, усиленный предусили- телем 11. На выходе сумматора 15 получаетс  сигнал UBUX, который пропорционален виброскорости объекта и свободный от помехи , св занной с передачей вибрации через фундамент на корпус 1 и стержень 3. При высоких частотах, вибрации объекта его колебани  быстро гаснут, так как демпфируютс  корпусом 1 и другими элементами устройства, поэтому они не вызывают колебаний стержн  3. Тогда на выходе интегра0

5

5

0

5

тора 14 напр жение равно нулю, и выходной сигнал сумматора 15 также пропорционален виброскорости исследуемого объекта, так как измерени  провод тс  при одной

I,

и той же чувствительности, следовательно, выходной сигнал устройства Цвых может быть сравнен с сигналом и амплитудой, полученными при калибровке устройства. Таким образом, можно установить амплитуду в.иб- рации исследуемого объекта. Дл  обеспечени  измерени  в труднодоступных местах конструкции чувствительный элемент 4 в виде пол ризованной фторопластовой пленки закреплен на конце стержн  3, длина которого позвол ет реализовать такие измерени . Однако из-за невозможности обеспечени  абсолютно одинаковых условий закреплени  концов пр моугольной биморф- ной пьезокерамической пластины могут по витьс  поперечные колебани  стержн  3, вли ющие на точность измерени , поэтому

ческой головкой, стержень, на конце которого расположен чувствительный элемент, подключенный к нему и размещенный в корпусе предусилитель, отличающеес  тем, что, с I, целью повышени  точности измерени , устройство снабжено двум  направл ющими, 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 усилител .

|5 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок компенсации содержит последовательно соединенные переключатель, интегратор и сумматор, второй вход которого предназначен дл  подключени  к усилителю, первый вход переключател  предназначен

10

Claims (1)

1. Устройство дл  бесконтактного изме- 25 рени  параметров вибрации, содержащее пус с закрепленной на нем микрометри3 . Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что длина и диаметр стержн  выбраны в соотношении 10-30.