Акселерометр

 

ИзобреегСке. предназначено для измерения действующих значений виброускорения работающих машин и механизмов . Цель изобретения - обеспечение стабильной чувствительности при расширении диапазона частот и повыше- I Ж 13 ние точности измерений. При воздействии измеряемого ускорения по оси чувствительности акселерометра инерционный элемент 8 смещается в сторону , сближаясь своим полюсом с одноименным полюсом одного из наконечников 4 узла отрицательной жесткости. Магнитный зазор между полюсами инерционного элемента к одного из наконечников 2 магнитного корректора уменьшается. Взаимодействие полей одноименных полюсов наконечника 4 и инерционного элемента 8 создает эффект магнитного демпфирования, а взаимодействие полей противоположной полярности наконечника 2 и инерционного элемента 8 увеличивает амплитуду смещения последнего. Смещение обеспечивает разбаланс конденсаторов емкостного преобразователя, который формирует уровень выходного сигнала. 1 ил. с ф (Л W 00 о со о -si исслеЛ/емый oStfKm

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11} (5114 G 01 Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ /,?

С н HSOEPETEHHR

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф (72) Н.Н.Сопилов, В.И.Троцко и Г.С.Лахно (53) 531.768(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 348949, кл. G О! P 15/!3, 1970.

Авторское свидетельство СССР, У 883745, кл. 6 Ol P 15/!3, 1981. (21) 4084367/24-10 (22) 09.07..86 (46) 30.12.87. Бюл. 9 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации труда в черной металлургии (54) AKCEJIEPOMETP (57) Изобретете предназначено для

Измерения действующих значений виброускорения работающих машин и механизмов. Цель изобретения — обеспечение стабильной чувствительности при расширении диапазона частот и повышеI ние точности измерений. При воздействии измеряемого ускорения по оси чувствительности акселерометра инерционный элемент 8 смещается в сторону, сближаясь своим полюсом с одноименным полюсом одного нз наконечников 4 узла отрицательной жесткости.

Магнитный зазор между полюсами инерционного элемента и одного из наконечников 2 магнитного корректора уменьшается. Взаимодействие полей одноименных полюсов наконечника 4 и инерционного элемента 8 создает эффект магнитного демпфирования, а взаимодействие полей противоположной полярности наконечника 2 и инерционного элемента 8 увеличивает амплитуду смещения последнего. Смещение обеспечивает разбаланс конденсаторов емкостного преобразователя, который формирует уровень выходного сигнала.

1 ил.

136

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к виброметрии, предназначено для измерения действующих значений виброускорения работающих машин и механизмов и может быть использовано для регистрации уровней динамических знакопеременных нагрузок механизмов, различных объектов при их вибрациях и ударах.

Цель изобретения — обеспечение стабильной чувствительности при расширении диапазона частот и повьппение точности измерений.

На чертеже представлен акселерометр, разрез.

Лкселерометр содержит магнитную систему из магнитного корректора, узла отрицательной жесткости, инерционного элемента и емкостный преобразователь. Магнитный корректор со" держит два кольцевых постоянных магнита 1, каждый из которых установлен на кольцевом полюсном наконечнике 2, имеющем коническую форму внутренней поверхности. Узел отрицательной жесткости содержит два саосных кольцевых постоянных магнита 3, один из которых установлен между цилиндрическим полюсным наконечником 4 и основанием

5, а другой — между другим полюсным наконечником 4 и крышкой 6. Основание 5 и крьпика 6, выполненные из маг. нитопровадного материала, сопряжены с цилиндрическим корпусом 7, изготовленным из того же материала, и в целом составляют магнитопровод узла отРицательной жесткости. Инерционный элемент 8 представляет собой постоянный магнит, выполненный для повышения собственной .частоты в виде кольца уменьшенной массы (толщины) за счет использования в качестве мате3077 2

40 на расположенных колец: подвижную 9, установленную на инерционном элементе 8, и неподвижную 10, установленную на соответствующем полюсном наконечнике 4. Емкостный преобразователь подключен к схеме формирования выходного сигнала. По оси каждого наконечника 4 выполнена коническая зенковка 11 для образования кольцевой поверхности полюса наконечника и для центровки немагнитопроводной неподвижной оси 12 которая установлена между полюсами наконечников 4 в качестве направляющей для перемещения инерционного элемента 8. Магниты

1 с наконечниками 2 установлены коаксиально наконечникам 4 и инерционному элементу 8 и закреплены внутри корпуса 7 с помощью кольцевых втулок

13 и прокладок 14 из немагнитопроводного материала.

Изменение числа или толщины прокладок 14 между крьппкой 5, основанием б и втулками 13 позволяет регулировать расположение полюсных наконечников 2 относительно инерционного элемента 8, находящегося во взвешенном состоянии, что дает возможность компенсировать смещение массы (статическую осадку) инерционного элемента 8 в состоянии покой относительно его нейтрального положения, являющегося искусственно созданным неподвижным началом системы отсчета. Изменение толщины прокладок 14 между полюсными наконечниками 2 позволяет в пределах амплитудного смещения инерционного элемента 8 выбрать оптимальный вариант изменения магнитного зазора между коническими поверхностями наконечников 2 и инерционным элементам 8 относительно начала системы

Риала для его изготовления магнитотвердого самарий-кобальтового сплава марки КС37, обладающего большой коэрцитивной силой, имеющего расположение "колена" кривой размагничивания по индукции В = f (Н) в третьем квадрапте и позволяющего без снижения качества силовой характеристики изготавливать из него магниты малан толщины (вплоть до пленки). Емкостный преобразователь колебаний выполнен в виде двух переменных конденсаторов, каждый из которых расположен по обе стороны инерционного элемента 8 и содержит две соосно размещенные обкладки„ выполненные в виде; коаксиаль45

55 отсчета для максимальна возможного спрямления нелинейного участка силовой характеристики подвеса. Кроме того, изменением толщины прокладок

14 между полюсными наконечниками 2 магнитная система акселерометра настраивается на заданное значение максимального ускорения.

Магниты 1 и 3 подобраны попарно по равенству напряженности полей магнитов l между собой и магнитов 3 между собой. Выполнение этого условия

I пр ов ер ено пут ем из мер е ни я напр яженности поля магнитов 1 и 3 с помощью миллитеслаамперметра Ф4354/1. Угол конусности внутренней поверхности

ВНИИПИ Заказ 6398/34 Тираж 776

Подписное

Произв.-полигр: пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 13630 наконечников 2, их взаимное расположение относительно начала системы отсчета и отношение напряженностей полей между магнитами и 3 выбраны с учетом того, что сила притяжения

5 ,.превышает силу отталкивания двух постоянных магнитов с одинаковой намагниченностью при одном и том же зазоре между ними в среднем на 20 .

Принцип действия акселерометра основан на преобразовании механических колебаний исследуемого объекта в пропорциональные им электрические сигналы постоянного тока, которые затем усиливаются и измеряются с помощью прибора ПИ-2 или ПИ-6 или преобразуются с обеспечением формирования, дискретных сигналов при превышении объектом установленных уровней вибро- 20 ускорения.

Акселерометр работает следующим образом.

При нейтральном положении инерционного элемента 8, в начале системы 25 отсчета, электрическая схема формирования выходного сигнала акселерометра сбалансирована и выходной сигнал равен нулю. При воздействии измеряемого ускорения по оси чувствительности акселерометра инерционный элемент

8 смещается в сторону, противоположную направлению ускорения исследуемого объекта, сближаясь своим полюсом с одноименным полюсом одного из35 наконечников 4 узла отрицательной жесткости. При этом магнитный зазор между полюсом инерционного элемента 8 и полюсом противоположной полярности одного из наконечников 2 магнитного корректора уменьшается.

Происходит перераспределение воздействия магнитных .полей наконечников

2 и 4 на инерционный элемент 8. Взаимодействие полей одноименных полюсов наконечника 4 и инерционного элемента 8 создает эффект магнитного демпфирования, а взаимодействие полей . противоположной полярности наконечника 2 и инерционного элемента 8 увеличивает амплитуду смещения последнего. Смещение обеспечивает разбаланс конденсаторов емкостного преобразователя, который формирует уровень выходного сигнала.

Введение в колебательную систему распределенных магнитных сил демпфирования и увеличение амплитуды смещения инерционного элемента способствует расширению диапазона измерения.

Предложенные, коническая форма внутренней поверхности наконечников 2 и взаимное их расположение относительно начала системы отсчета обеспечивают перераспределение воздействия магнитных полей на инерционный элемент пропорционально скорости колебательного процесса, что поддерживает стабильность чувствительности акселерометра во всем диапазоне измеряемых частот и улучшает линейность силовой характеристики магнитного подвеса.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий кольцевой инерционный элемент на упругом подвесе, преобразователь перемещения инерционного элемента, узел отрицательной жесткости в виде замкнутого магнитопровода и двух постоянных магнитов, расположенных по обе стороны инерционного элемента и обращенных друг к другу полюсами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью стабили-. зации чувствительности при расширении диапазона частот и повышения точности измерений, упругий подвес снабжен магнитным корректором в виде двух кольцевых постоянных магнитов с кольцевыми полюсными наконечниками, внутренние поверхности которых обращенс

Э ные к инерционному элементу, выполнены коническими, причем кольцевые магниты расположены между инерционным элементом и магнитами узла отрицательной жесткости с возможностью перемещения вдоль оси смещения инерционного элемента, инерционный элемент выполнен в виде постоянного магнита, I обращенного своими полюсами к полюсам магнитов корректора разнополярно и однополярно к полюсам магнитов ysла отрицательной жесткости.