SU940072A1 - Датчик вибрации - Google Patents

Description

С 5) ДАТЧИК ВИБРАЦИИ

1

Изобретение относитс  к виброметрии и может быть использовано при измерении параметров колебаний транспортных средств грунта, сооружений и т.п.

Известны датчики вибрации инерционного действи , содержащие корпус, инерционный элемент, соединенный с корпусом посредством пружины, упругий элемент, концы которого закреплены на корпусе, а центр-соединен с инерционным элементом, электромеханические преобразователи деформации , выполненные в виде тензоэлементов , наклеенных на упругий элемент fl 3

Недостатком таких датчиков  вл етс  невозможность существенного уменьшени  собственной частоты без снижени  надежности. Это обусловлено закреплением инерционной массы непосредственно на упругом элементе и наличием пружины, соедин ющей корпус с инерционным элементом. .

Известен также ускорениемер, со- . держащий корпус, инерционный элемент , выполненный как одно целое с корпусом и соединенный с ним посредством упругого перешейка, служащего осью вращени  инерционного элемента ,упругий элемент, концы которого закреплены в корпусе, а центр скреплен с инерционным элементом, и элек ,Q тромеханические преобразователи деформации упругого элемента, выполненные в виде тензоэлементов,наклеенных на упругий элемент. Упругий перешеек введен дл  ограничени  из )5 лишних степеней свободы инерционного элемента 2 .

Соединение инерционного элемента с корпусом посредством гибкого перешейка вызывает поглощение ускорени  и значительно снижает чувствительность ускорениемера.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  акселерометр, содержащий корпус, сейсмомассу , упругий элемент в виде вертикальной консоли, соединеиной с преобразователем f3j

Недостаток акселерометра заклеиваетс  в том, что инерционный элемент прикреплен к консоли и оказываетс  подвешенным на упругом элемвйте в положении устойчивого равновеси . Это увеличивает собственную частоту колебательной системы и период затухани  колебаний инерционной массы и приводит к снижению его чувствительности в области низких частот. Введение компенсатора дл  гашени  собственных колебаний инерционной массы и частичной разгрузки упругого элемента также снижает чувствительность акселерометра, так как значительна  часть момента инерции при измерении вибрации расходуетс  на его деформацию.

Цель изобретени  - уменьшение собственной частоты колебательной системы, увеличение коэффициента преобразовани  датчика.

Поставленна  цель достигаетс  тем что сейсмомасса одним из торцов установлена на нижнем конце вертикальной консоли с вооможностьо свободного перемещени  относительно. :нее, а противоположным торцом - на основании корпуса в опоре качани .

На чертеже схематично показан датчик вибрации.

Датчик состоит из корпуса :) ограничител  2 хода вверх инерционного элемента, крестормны 3, на которой закреплены пьезоэлемёнты А, вертикальной консоли 5, закрепленной в центре крестовины, иарнира 6, выполненного в виде кольца, инерционного элемента 7, установленного на керне 8 в опоре на основании корпуса

Датчик работает следующим образом

В статическом положении:верхний конец вертикальной консоли 5 жестко соединен с центром крестовины 3, на которой наклеены пьезоэлементы k, а нижний конец консоли 5 находитс  в углублении инерционного элемента и по периметру соприкасаетс  с кольцом 6, удержива  инерционный элемент 7 в положении .неустойчивого равновеси , близком к вертикальному. Нижн   часть инерционного элемента через керн 8 упираетс  в опору радиально-упорного типа на основании корпуса. При этом крестовина 3 и наклеенные на ней пьезоэлементы полностъо . разгружены в вертикальном направлении , а горизонтальна  составл юща , образованна  собственным весом инерционного элемента ja результате небольшого отклонени  его от вертикальной оси, компенсируетс  за счет незначительной деформации крестовины 3 упругого элемента.

При наличии горизонтальных или угловых колебаний корпус датчика приобретает ускорение, которюе через нижний конец вертикальной консоли 5 и кольцо 6 шарнира передаетс  инерционному элементу 7. Известно, что дл  выведени  тела из положени  неустойчивого равновеси  достаточно малейшего усили . Получив такое воздействие ,инерционный элемент 7 стремитс  перейти в положение устойчивого равновеси , наклон етс , враща сь на керне 8, опирающемс  в основание корпуса, и увлекает за собой нижний конец консоли 5. Это приводит к повороту верхнего конца консоли вокруг центра вращени  в месте ее закреплени  на крестовине 3. Упругий элемент крестовины и закрепленные на нем пьезоэлементы деформируютс .

Наклон инерционного элемента приводит к смещению проекции центра т жести на горизонтальную плоскость и создает момент силы, который нарастает по мере удалени  центра т жести от вертикальной оси, проход щей через точку опоры инерционного элемента, а это увеличивает деформацию пьезоэлементов, обеспечива  высокую чувствительность и максимально возможный диапазон напр жени  сигнала датчика.

Claims (3)

1. По мере увеличени  изгиба упругого элемента и пьезоэлементов их сопротивление деформации возрастает и при достижении равенства сил деформации упругого элемента и момента силы инерционного элемента наклон пооледнего прекращаетс  и он с помощью вертикальной консоли 5 возвращаетс  в исходное положение. При этом равенство взаимодействующих сил упругого элемента и инерционного элемента сохран етс , взаимно убыва , вплоть до установки его в вертикальное положение, что почти полностью исключает по вление собственной частоты, колебательной системы датчика. Во избежание поломки пьезоэ ементов при сильных толчках или случайных падени х датчика деформаци  упругого элемента ограничиваетс  величиной зазора между корпусом и инерционным элементом и ограничителем хода инерционного элемента . вверх. Формула изобретени  Датчик вибрации, содержащий корг пус, сейсмомассу, упругий элемент в виде вертикальной консоли, соеди ной с преобразователем, отлич ющийс  тем, что, с целью уме шени  собственной частоты колебате ной системы и увеличени  коэффициента преобразовани  датчика, сейсмомасса одним из торцов установлена на нижнем конце вертикальной консоли с возможностью перемещени  относительно нее, а противоположным торцом на основании корпусе в опоре качани , Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1т Иорши Ю. И. Виброметри . М., Машгиз., 1963, с,553, фиг.I, Збб.
2. 2.Измерение напр жений и усилий в детал х машин. Сборник.М,, Машгиз , 1955, с. 101-130, фиг.16 в.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 19827, кл. G 01 Р 15/08, 197 (прототип).