Устройство для измерения механических величин

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19у (11) Т5 А (504 G 01 ? 1 00 1/10 (ф(.,":-«, 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ 13

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

° Ю ма (21) 3538057/24-10 (22) 06.01.83 (46) 15.01.86. Бюл, Р 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (72) M.Ñ. Хлыстунов (53) 531.781<088.8) (56) Патент США - 3888115, кл. С 01 В 7/16, С 01 ?. 1/10 1975.

Патент США У 3863497, кл. G Oi P 15/00, G 01 Н 1/00, 1975. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержащее плоский упругий элемент, излучатель и два приемника акустических волн, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности посредством дополнительного измерения неупругого рассеяния акустических волн в напряженной зоне, в него введены две силопередающие пластины, размещенные на .противоположных опорных поверхностях упругого элемента, а приемники акустических волн расположены в секторе прохождения отраженных под заданными углами относительно оси излучателя соответственно продольных и поперечных волн.

1204975

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в него введены два дифференциальных акустических приемника преломленных про дольных и поперечных волн, размещенных в секторе прохождения продольных и поперечных волн, соответственно.

3.Устройство по п.2,о т л и ч а ющ е е с я тем,что в него введены пять акустических волноводов,расположенных в секторах распространения излученных,отраженных и преломленных воли.

1I

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для применения в качестве первичного преобразователя вибросейсмичес ких сигналов, а также может быть ис- 5 пользовано в телеизмерительной àïïàратуре общепромышленного назначения, предназначенной для регистрации ме ханических величин.

Цель изобретения - повышение точ" ности.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство для измерения механических величин.

Устройство содержит упругий элемент 1 с двумя силопередающими пластинами 2, размещенными на противоположных опорных поверхностях напряженной зоны упругого элемента 1. По одну сторону от силопередающих пластин 2 на свободной поверхности упругого элемента 1 размещен излуча". тель 3 и два приемника 4 и 5 продольнъгх и поперечных акустических волн

25 соответственно, которые расположены в секторах их прохождения под заданными углами относительно оси излучателя 3. Устройство имеет два дифференциальных акустических приемника 6 и 7, размещенных в секторах прохождения преломленных продольных и поперечных акустических волн соответственно. Устройство содержит пять акустическйх волноводов, в том числе три односекционных 35

8-10 и два двухсекционных 11, 12 и

13,14, размещенных в секторах распространения излученных, отраженньп

4. Устройство по и. 3, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в него введены сумматор и усилитель с тремя входами, выходы отраженных акустических волн подключены к входу сумматора, одна пара выходов дифференци" ° альных приемников преломленных акустических волн соединена между собой, вторая пара подключена к двум входам усилителя, а выход сумматора .подключен к третьему входу усилителя.

2 и преломленных акустических волн соответственно. Устройство снабжено усилителем 15 с тремя входами и сумматором 16. Выходы приемников 4 и 5 ,отраженных акустических волн подключены к входу сумматора 16, одна пара выходов дифференциальных приемников 6 и 7 преломленных акустических волн соединена между собой, а вторая пара подключена к двум входам усилителя 15. Выход сумматора 16 подключен к третьему входу усилителя 15.

Устройство для измерения механи- . ческих величин работает следующим обарзом.

При отсутствии измеряемого механического воздействия F на силопередающих пластинах 2 возбуждается излучателем 3 акустическая волна и без преломления поступает вдоль оси. излучателя АОЕ на дифференциальный приемник 6. Вследствие того, что максимум интенсивности акустического луча AOE в этом случае совпадает с. центром приемника 6, амплитуда сигнала на его выходе равна нулю.

Также равны нулю сигналы на выходах приемников 4,5 и 7. В связи с этим на выходах усилителя 15 и сумматора

16 амплитуда сигналов также равна нулю.

При подаче измеряемого воздействия P на силопередающие пластины 2 эа счет звукоупругого эффекта скорость звука в напряженной зоне упругого элемента 1 изменяется на вели чину, пропорциональную величине это1204975

Составитель В. Годзиковский

Техред И.Асталош Корректор Е. Рошко

Редактор С, Лисина

Заказ 8517/42

Тираж 896

ВНИИПИ Государственного по делам изобретений

113035, Москва, Ж-35, Раушская

Подписное комитета СССР и открытий наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,-ул. Проектная, 4.

ro воздействия, что приводит к изменению акустического импеданса напряженной зоны и, как следствие, к частичному отражению возбужденного излучателем 3 акустического луча АО в направлении приемника 4 (луч ОВ).

Ввиду того, что амплитуда отраженного луча ОВ заВисит от разности акустических импендансов напряженной и ненапряженной зон упругого элемента

1, амплитуда выходного сигнала приемника 4 пропорциональна величине измеряемого воздействия F. Остальная часть мощности акустического луча АО поступает на приемник 6. При этом максимум интенсивности преломленного луча ОД смещается с центра приемника 6 и на его выходе появляется сигнал, пропорциональный по амплитуде величине измеряемого воздействия.

Однако вследствие неупругого рассеяния акустической волны в напряженной зоне упругого элемента 1 часть ее энергии преобразуется в, например, поперечные волны: отраженную

ОС и преломленную ÎF. Это вызывает паразитную модуляцию интенсивности продольной отраженной ОВ и преломленной ОД акустической волны, что ухудшает точность устройства. Паразитная модуляция устраняется путем применения дополнительного измерения амплитуды неупруго рассеянных волн приемниками 5 и 7 споследующим суммированием их выходных сигналов с сигналами приемников 4 и 6 продольных волн соответственно сумматором

16 и на входе усилителя 15. Подключение выхода сумматора 16 к третьему входу усилителя 15 позволяет автома1О тически регулировать его коэффициент усиления, устраняя тем самьщ аразитную амплитудную модуляцию выходного сигнала приемников 6 и 7 преломленных акустических волн. Для даль- .

15 нейшего повышения точности измерения в устройство введены акустические волноводы 8-14, которые позволяют уменьшить рассеяние акустической энергии в теле упругого элемента f

20 обусловленное неидеальной диаграммой направленности излучателя 3, и, тем самым, увеличить амплитуду выходных

- сигналов акустических приемников устройства.

25 Таким образом, путем дополнительного измерения и уменьшения рассеяния отраженных, преломленных и неупругорассеянных акустических волн в предлагаемом устройстве для измерения механических величин повышается точность измерения.