SU640213A1 - Датчик ускорени с частотным выходом - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при измерении переменных ускорений, в том числе и ускорений в вибрационных процессах .

Известны датчики ускорений с частотным выходом, содержащие кори/ус, инерционную массу, подвешенную в корпусе с помощью струн, автоколебательный контур и вторичную измерительную аппаратуру частотного типа .

Указанные датчики предназначены дл  измерени  линейных ускорений. При использовании в качестве измерителей вибрационных ускорений их чувствительность низка. Кроме того, обусловленное их конструктивными особенност ми предварительное нат жение струны приводит к временным изменени м их характеристик вследствие релаксации напр жени  в материале чувствительного элемента (в струне).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  датчик ускорени  с частотным выходом, содержащий укрепленную в корпусе на зпругом подвесе инерционную массу, основание и пластинчатый резонатор, образующий совместно с электромагнитным возбудителем автоколебательный контур . Под действием измер емого ускорени  инерционна  масса

воздействует на резонатор с усилием, определ емым по выражению

N m а,

(П

где .V - массова  сила, приложенна  к резонатору вследствие воз|Действи  измер емого ускорени  на инерционную массу;

т - :вел1ичина И1нерциоиной массы;

а - измер емое (действующее) ускорение .

При действии массовой силы Л на резонатор измен етс  частота его собственных поперечных колебаний

1 - /о 1/

(2) -ЯКР

где / - частота собственных колебаний резонатора, соответствующа  измер емому ускорению;

/о - начальна  частота ненагрул енного резонатора;

РКР - критическа  (Зйлерова) сила резонатора.

После подстановки выражени  (1) в (2) характеристика датчика имеет вид

1 т Of

(3)

);

кр

где at VI ft - соответственно текущие значени  измер емого переменного ускорени  и соответствующей ему частоты собственных колебаний резонатора.

Знаки « + или «- перед вторыми членами подрадикального выражени  соответствуют направлению действи  измер емого ускорени .

Как видно из выражени  (3), при измерении знакопеременных ускорений чувствительность известных датчиков с частотным выходом оказываетс  низкой, поскольку серийно производимые вторичные приборы (частотомеры или периодомеры). измер ют среднее значение частоты колебаний резонатора за конечный отрезок времени.

Применение специальных приставок, например , позвол ющих измер ть разность частот резонатора, сответствующих амплитудным значени м измер емого ускорени  противоположных направлений, значительно усложн ет и удорожает вторичную аппаратуру .

Цель изобретени - упрощение конструкции датчика.

Дл  достижени  поставленной цели н датчике упругие подвесы инерционной массы совмещены с резонатором, выполненным в виде плоской , состо щей из трех параллельных балочек, консоли которых с каждой стороны соединены жесткой перемычкой , середины крайних балочек жестко заделаны в основание, а посередине внутренней балочки укреплена пнерциоина  масса, при этом продольна  ось пружины ориентирована перпендикул рно к оси чувствительности датчика, а момент инерции сечени  внутренней балочки равен сумме моментов инерции сечений крайних балочек .

На чертеже представлена схема предлагаемого датчика ускорени  с частотным выходом.

Датчик включает основание /, резонатор 2, инерционную массу 3, адаптер 4, возбудитель 5 колебаний и усилитель 6, выход которого электрически соединен с измерительным прибором 7. Резонатор 2 выполнен в виде плоской прзжины, состо щей из крайних балочек S и 9 и внутренней балочки 10, консоли которых жестко соединены перемычками // и 12. Длинна  ось резонатора 2 расположепа нормально к оси чувствительности датчика. Середины крайних балочек 5 и Р при помощи планок 13 жестко заделаны на основании /. Инерционна  масса 5 жестко укреплена в центре внутренней балочки.

Работа датчика осуществл етс  следующим образом.

При воздействии измер емого ускорени  на инерционную массу 3 действует массова  сила противоположного направлени , котора  деформирует пружину-резона

тор 2. Поскольку щирина балочки 10 равна суммарной ширине балочек 8 и 9, заделка последних выполнена посередине, а инерционна  масса 3 укреплена в центре внутренней балочки 10, инерционна  масса 3 и перемычки 11 и 12,  вл ющиес  консол ми резонатора 2, соверщают плоскопараллельные перемещени . Пропорционально перемещению инерционной массы 3 возрастает момент инерции поперечных сечений резонатора 2, т. е. повышаетс  его жесткость , вследствие чего увеличиваетс  собственна  .частота поперечных колебаний консолей (перемычек 11 и 12).

С изменением направлени  действи  измер емого ускорени  инерционна  масса 3 перемещаетс  в противоположном направлении , при этом аналогичным образом возрастает жесткость резонаторов и частота поперечных колебаний консолей. В остальной части работа датчика осуществл етс  аналогично прототиву: механические колебани  адаптером 4 преобразуютс  в колебани  электрического тока, которые усиливаютс  усилителем 6 по амплитуде и через возбудитель 5 воздействуют на перемычки // и 12 резонатора 2. С другой стороны от усилител  6 сигнал поступает на измерительный прибор 7.

Так как в предлагаемом устройстве текуща  частота собственных колебаний резонатора под нагрузкой всегда больше его начальной частоты, то чувствительность датчика при измерении знакопеременных (вибрационных) ускорений на пор док выше , чем в известной конструкции, что позвол ет использовать его в комплекте с серийными частотомерами и избавл ет от необходимости примен ть дорогосто щие спецпальные приставки.

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР № 408219, кл. G 01 Р 15/08, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР 392490, кл. G 01 Р 15/08, 1973.

/2