SU802810A1 - Способ измерени механическихКОлЕбАНий Об'ЕКТА и уСТРОйСТВОдл ЕгО РЕАлизАции - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерителгьной технике и может использоватьс  дл  обнаружени  малых механических колебаний резонаторов. Известен способ измерени  механичес ких колебаний объекта, заключающийс  в том, что электрические колебани  гене рируют, преобразуют их в механические и выдел ют амплитуду измер емого сигнала на комбинационной частоте. Устройство, реализующее этот способ содержит вибропреобразователь, включающий чувствительный элемент, генератор электрических колебаний, св занный с вибропреобразователем, и систему регист рации l. Однако в этом способе точность измерений невысока за счет присутстви  шумов в электрических колебани х. Это ведет к снижению чувствительности устройства , реализующего способ. Цель изобретени  - повышение точности измерений и чувствительности устройства . Поставленна  цель достигаетс  тем, что перед измерением накапливают механическую энергию, возбуждают опорные колебани , а амплитуду измер емого сигнала выдел ют из смешанных бинационных частот с учетом опорных колебаний. Повышение чувствительности устройства , реализующего способ достигаетс  за счет того, что между генератором электрических колебаний и вибропреобразова- телем установлены последовательно соединенные входной коммутатор, вибратор, выполненный в виде полуволнового электрического преобразовател , механическа  резонансна  система с переменным волновым механическим сопротивлением и выходной полуволновой механический резонатор , при этом вибропреобразователь и вибратор соединены с системой регистрации через выходной коммутатор. Устройство снабжено электрическим контуром , вибропреобразователь выполнен в виде дифференциального конденсатора. обща  обкладка которого предназначена дл  св зи с контролируемым объектом, одна из обкладок св зана с выходным полуволновым механическим резонатором, а к обкладкам дифференциального конденсатора через электрический контур подключен источник посто нного напр жени . Устройство может быть снабжено меха нической резонансной системой, вибратор выполнен в виде полуволнового электромеханического резонатора с волновым механическим сопротивлением, превосход щим Волновое сопротивление выходного полуволнового механического резонатора , а переменное волновое сопротивление меканической резонансной системы уменьшено к волновому резонатору. Способ осуществл етс  следующим образом. С помощью электрическик колебаний до измерени  накапливают механическую колебательную энергию. После этого электрические колебани  выключают и переход т к измерени м, в которых используют накопленную механическую энер гию. Последн   возбуждает опорные колебани . Амплитуду измер емого сигнала выдел ют на комбинационных частотах, -л получающихс  в процессе смещени  опорных и механических колебаний. Когда электромеханическа  резонансна система совершает свободные колебани , основна  помеха образуетс  за счет тепловых флуктуации электромеханической ре зонансной системы и чувствительного элемента преобразовател  механических колебаний. Порогова  чувствительность и точност измерительной системы повышаетс  за счет отсутстви  электрических генерируе мых колебаний. На фиг. 1 схематически изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 - вибропреобразователь выполненный в виде дифференциального конденсатора. Устройство дл  реализации способа измерени  механических колебаний объек та содержит вибропреобразователь 1, включающий чувствительный элемент 2, генератор 3 электрических колебаний, св занный с вибропреобразователем 1, и систему регенерации, включающую синхронный детектор 4. Между генератором 3 электрических колебаний и вибропреоб- разователем 1 установлены последовател но соединенные входной коммутатор 5 , вибратор 6, выполненный в-ьиде полувол вого электромеханического преобразовате ЛЯ, механическа  резонансна  система 7 с переменным волновым механическим сопротивлением и выходной полуволновой механический резонатор 8, при этом виб- ропреобразователь 1 и вибратор 6 соединены с системой регистрации через выходной коммутатор 9. Устройство снабжено электрическим контуром 10 .Чувствительный элемент 2 вибропреобразовател  1 выполнен в виде дифференциального конденсатора, обща  обкладка которого предназначена дл  св зи с контролируемым объектом, одна из обкладок св зана с выходным полувол- новым механическим резонатором, а к обкладкам дифференциального конденсатора через электрический контур 1О подключен источник 11 посто нного напр жени . Вибратор 6 выполнен в виде полуволнового электромеханического резонатора с волновым механическим сопротивлением, превосход щим волновое сопротивление выходного полуволнового механического резонатора 8, а переменное волновое сопротивление механической резонансной системы уменьшено к резонатору 8. Устройство работает следующим образом . Перед измерени ми входной коммутатор 5 включен, а выходной коммутатор 9 выключен. Генератор 3 электрических колебаний питает электромеханическую резонансную систему, включающую электрическую и механическую цепи вибратора 6, механическую резонансную систему 7 и выходной полуволновой механический резонатор 8, механически объединенный с чувствительными элементом 2 вибро- преобразовател  1 механических колебаний контролируемого объекта 12. В установившемс  режиме колебаний в электромеханической системе входной коммутатор 5 отключают, а выходной коммутатор 9 включают. Электрические колебани  с чувствительного элемента 2 поступают в систему регистрации. Электрический контур 10 создает рабочее смещение в чувствительном элементе 2 вибропреобразовател  1. Во врем  измерений опорные колебани  дл  синхронного детектора 4 поступают от вибратора 6, совершающего свободные механические колебани . Чтобы исключить нелинейные эффекты при преобразовании электрических колебаний в предельно большие механические перемещени  чувствительного элемента 2, вибратор 6 выполн ют в вице мощного полуволнового электромеханического пре.

обраэовагел  с механическим волновым сопротивлением, превосход щим волновое сопротивление выходного полуволнового механического резонатора 8. Дл  лучшей передачи механической мощности от вибратора 6 в резонатор 8 между ними находитс  механическа  резонансна  система 7, выполн юща  функции согласующей цепи.и накопител  механической энергии Эта система совершает продолжительные опорные колебани .

Чувствительный элемент 2 вибропре- обрааовател  выполнен в виде дифферен- циального конденсатора, заземленного через неподвижную обкладку. Переменное напр жение опорной частоты в конденсаторе образуетс  за счет вибраций обкладок в поле источника 11 посто нного напр жени . При небольших рассто ни х между обкладками дифференциального конденсатора и при предельно больших амплитудах механических колебаний обкладки , св занной с выходным полуволновым механическим резонатором 8, обеспечиваетс  высока  напр женность переменного электрического пол .

Использование собственных колебаний механической резонансной системы, создающих опорные колебани  чувствительного элемента 2 вибропреобразовател  1, дает возможность регистрировать колебани  исследуемого объекта на фоне собственных шумов чувствительного элемента.

Claims (4)

1. Способ измерени  механических колебаний объекта, заключающийс  в том, что электрические колебани  генерируют, преобразуют их в механические и выдеЛ5пот амплитуду измер емого сигнала на комбинационной частоте, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, перед измерением накапливают механическую энергию, возбуждают опорные колебани , а амплитуду измер емого сигнала выдел ют из смешанных комбинационных частот с учетом опорных колебаний.

2.Устройство дл  реализации способа по п. 1, содержащее вибропреобразовагель,

включающий чувствительный элемент, генератор электрических колебаний, св занный с вибропреобразователем и систему регистрации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствигель- ности, между генератором электрических

колебаний и вибропреобразователем установлены последовательно соединенные входной коммутатор, вибратор, выполненный в, в виде полуволнового электрического пре-

5 образовател , механическа  резонансна  система с переменным волновым меха- ническим сопротивлением и выходной по- луволновой механический резонатор, при этом вибропреобразователь и вибратор

0 соединены с системой регистрации через выходной коммутатор.

3.Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что оно снабжено электрическим контуром, вибропреобра-

5 зователь выполнен в виде дифференциального конденсатора, обща  обкладка которого предназначена дл  св зи с контролируемым объектом, одна из обютадок св зана с выходным полуволновым ме0 ханическим резонатором, а к обкладкам дифференциального конденсатора через электрический контур подключен источник посто нного напр жени .

4.Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что оно снабжено механической резонансной системой, вибратор выполнен в виде полуволнового электромеханического резонатора с волновым механическим сопротивлением, превосход щим волновое сопротивление выходного полуволнового резонатора, а переменное волновое сопротивление механи-о ческой резонансной системы уменьшено

к волновому резонатору.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 323640, кл. Q 01 В 7/О6, 1972 (прототип).

I/2

J /

Фи9,2