SU900191A1 - Частотный датчик виброускорений - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерению параметров вибраций, в частности к струнным измерител м низкочастотных виброускорений, и может быть использовано дл  анализа спектра инфранизкой частоты различных машин и механизмов.

Известны устройства длл измерени  параметров вибраций 1 и /i .

Однако устройства не позвол ют получить достоверную информацию в широком спектре частот вибраций при наличии высокочастотных перегрузок .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  частотный датчик виброускорений, содержащий инерционную массу, закрепленную в корпусе на упругом подвесе в виде биморфного пьезокерамического элемента , струнные автогенераторы, включенные ди(})ференциально, и блок сравнени  частот автогенераторов, выход

которого соединен с пластинами биморфного элемента 3 .

Недостатком датчика  вл етс  относительно низка  чувствительность при измерении инфранизких виброускорений в услови х высокочастотных вибрационных перегрузок. Кроме того, в таких услови х оказываетс  невозможным исследование с помощью датчика спектра частот измеto р емых виброускорений.

Цель изобретени  - повышение селективной чувствительности датчика в услоои х повышенного уровн 

IS помех.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что датчик снабжен последовательно соединенными полосовым фильтром, усилителем и инвертором,

20 при этом выход инвертора подключен к одному из внешних электродов биморфного элемента, а выход блока сравнени  - ко входу полосового

фильтра и к другому внешнему электроду.

На чертеже представлена упрощенна  функциональна  схема частотного датчика виброускорений.

Устройство содержит корпус 1, два струнных резонатора 2 и 3 соедин ющих инерционную массу с корпусом 1, автогенераторы 5 и б возбуждени  струнных резонаторов 2 и 3 Выходы автогенераторов 5 и 6 соединены со входами блока 7 сравнени , выход которого соединен с внешним электродом 8 биморфного пьезокерамического кристалла 9 и входом полосового фильтра 1U, послед ователно соединенного с усилителем 11 и инвертором 12. Выход инвертора 12 соединен с противоположным внешним электродом 13 биморфного пьезокерамического кристалла 9.

Влок 7 сравнени  представл ет собой фазовый детектор, вырабатывающий сигнал, пропорциональный по амплитуде разности фаз, поступающих на него с автогенераторов 5 и 6 частотных сигналов.

Частотый датчик виброускорений работает следующим образом.

При отсутствии виброускорений собственные частоты резонаторов 2 и 3 равны и выходное напр жение блока 7 сравнени  равно нулю. При воз никновении виброускорений на инерционную массу k действует инерционна  сила, изгибающа  биморфный кристалл 9 в направлении, противоположном ускорению. В этот момент собственные частоты резонаторов 2 и 3 начинают измен тьс  и на выходе блока 7 сравнени  по вл етс  напр жение. При отсутствии в анализируемом спектре виброускорений с частотой,равной частоте fmнастройки фильтра 10, сигнал с блока 7 сравнени  не проходит через полосовой фильтр 10 и поступает только на внешний электрод 8 биморфного кристалла 9 в результате чего биморфный кристалл 9 воздействует на инерционную массу 4, компенсиру  инерционную силу от виброускорени , т.е. имеет место отрицательна  обратна  св зь. При этом выходной сигнал с блока 7 сравнени  несет в себе информацию о текущем суммарном значении виброускорени .

При по влении в анализируемом спектре вибраций с частотой, равной частоте f«p настройки полосового фильтра 10, сигнал с этой частотой 5 проходит по цепочке: полосовой фильтр

10- усилитель 11 - инвертор 12 и поступает на другой внешний электрод 13 биморфного пьезокерамимес кого кристалла 9, в результате чего биморфный пьезокерамический кристалл 9 стремитс  сдвинуть инерционную массу в ту же сторону, что и виброускорение на частоте f,p. , Таким образом, в устройстве по вл етс  положительна  обратна  св зь на частоте f(p . Это приводит к резкому увеличению амплитуды напр жени  с частотой fф на выходе блока 7 сравнени , что аналогично увеличению вь|ходного сигнала датчика с резонансным элементом при совпадении его собственной частоты с частотой вибраций. Увеличение амплитуды напр жени  зависит от соотношени  глубин положительной и отрицательной обратных св зей, причем коэффициент усилени  усилител  11 подбираетс  таким образом ,чтобы глубина отрицательной обратной св зи была большей, . коэффициент усилени  усилител 

11К . Выходным сигналом датчика служит амплитуда напр жени  на выходе инвертора 12, функционально св занна  с амплитудой виброускорени  на частоте f.

Изобретение позвол ет повысить точность измерени  виброускорени  в заданном учас ке спектра при высоком уровне помех на других частотах , при этом селективна  чувствительность устройства повышаетс  в 1/1-К раз.

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР

№ , кл. G 01 Р 15/10, 29.0i.6. с

2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 Р 15/10, 02.06.72.

3. Авторское свидетельство СССР

Н 779885, кл. G 01 Р 15/10, 23.11.78 (прототип)..