Устройство для контроля вибрации

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к методам и средствам измерения вибраций, ускорений, контроля сейсмических колебаний. Устройство содержит инерционный элемент, упруго связанный с корпусом через демпфер и упругий элемент, а также датчик перемещения инерционного элемента в выходной сигнал. Устройство снабжено источником постоянного напряжения и вольтметром переменного напряжения. Устройство позволяет повысить точность за счет увеличения чувствительности, а также надежность работы. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно - к методам и средствам измерений вибраций, ускорений, контроля сейсмических колебаний и так далее.

Известно устройство для контроля вибрации, содержащее последовательно соединенные измерительный преобразова- тель, усилитель, выпрямитель, индикатор амплитуды вибрации, пороговый блок, вход которого соединен с выходом усилителя, в котором для расширения функциональных возможностей путем определения частоты и повышенной амплитуды вибрации на одном приборе введен делитель частоты, вход которого подключен к выходу порогового блока, а выход - к управляющему входу светового индикатора амплитуды вибрации [1].

Известно устройство для контроля вибрации, содержащее инерционный элемент, упруго связанный с корпусом через упругий элемент и демпфер, а также датчик перемещения инерционного преобразователя в выходной сигнал, выполненный в виде резистивного выходного преобразователя из обмотки высокоомной проволоки и перемещающегося по обмотке движка, причем инерционный элемент связан с корпусом пружиной [2].

Недостатки известного устройства - низкая чувствительность к вибрации и, следовательно, низкая точность измерения вибраций, а также низкая надежность работы устройства по внезапным отказам из-за наличия перемещающегося по обмотке движка.

Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения чувствительности при одновременном повышении надежности работы по внезапным отказам за счет упрощения.

Для достижения поставленной цели устройство для контроля вибрации снабжено источником постоянного напряжения, вольтметром постоянного напряжения. Датчик перемещения выполнен в виде упругой эластичной жилы из электропроводной резины, помещенной в изоляционную оболочку из упругого эластичного материала. Один конец упругой эластичной жилы соединен с инерционным элементом, второй конец жилы прикреплен к верхнему основанию корпуса и соединен с первыми входами соответственно источника постоянного напряжения и вольтметра переменного напряжения, вторые входы которых соединены с корпусом.

На чертеже дано устройство, продольный осевой разрез.

Устройство для контроля вибрации содержит инерционный элемент 1, упруго связанный с корпусом 2 через демпфер 3. Устройство снабжено источником 4 постоянного напряжения и вольтметром 5 переменного напряжения. Датчик перемещения выполнен в виде упругой эластичной жилы 6 из электропроводной резины, помещенной в изоляционную оболочку 7 из упругого эластичного материала, например из резины или латекса. Один конец упругой эластичной жилы 6 соединен с инерционным элементом 1. Второй конец жилы 6 прикреплен к верхнему основанию корпуса 2 и соединен с первыми входами соответственно источника 4 постоянного напряжения и вольтметра 5 переменного напряжения, вторые входы которого соединены с корпусом 2. Демпфер 3 выполнен в виде поршня 8, перемещаемого в цилиндре 9. Поршень 8 штоком 10 соединен с инерционным элементом 1.

Работа устройства для контроля вибрации осуществляется следующим образом.

Корпус 2 устройства жестко крепится на объект (не показан), вибрации которого необходимо контролировать. Направление вибраций после крепления корпуса с устройством на объекте должно совпадать с осью корпуса, проходящей через ось жилы 6 инерционного элемента 1, штока 10, цилиндра 9 и поршня 8, а также через ось корпуса 2. Корпусу 2 от контролируемого объекта сообщается входное перемещение инерционной массы инерционного элемента 1, упруго связанного с корпусом 2 через жилу 6 с жесткостью К и через демпфер 3, создающий вязкое трение. Взаимное перемещение инерционного элемента 1 и корпуса 2 преобразуется с помощью датчика перемещения инерционного элемента 1 в выходной сигнал.

Преобразование перемещения в выходной сигнал осуществляется следующим образом.

Жила 6 работает в пределах упругих деформаций, при которых с удлинением жилы 6 уменьшается его поперечное сечение, а при укорочении жилы поперечное сечение увеличивается, причем во всех случаях в любой момент времени объем жилы 6 из-за его несжимаемости по объему V остается постоянным. Для сохранения объема постоянным нужно, чтобы для любого момента времени при любом сокращении или удлинении жилы произведение поперечного сечения на длину оставалось постоянным.

Известно, что сопротивление любого проводника, каковым является и жила 6 численно равно R = ρl/S, где ρ - удельное сопротивление проводника, l - его длина, а S - поперечное сечение.

При увеличении длины жилы от l до 2l сохранения постоянного объема его поперечное сечение уменьшается от S до S/2 и сопротивление жилы 6 увеличивается от R до 4R, т.е. увеличивается в 4 раза. При удлинении жилы 6 в n раз длина жилы увеличивается от l до nl, а сечение жилы уменьшается от S до S/l, сопротивление жилы 6 увеличивается в n² раз.

В результате при вибрации инерционного элемента 1 относительно корпуса 2 в вертикальном направлении сопротивление жилы 6 будет гармонически изменяться прямо пропорционально квадрату удлинения жилы.

Источник постоянного напряжения 4 выполнен в виде стабилизатора тока так, чтобы при любых изменениях сопротивления жилы 6 ток на выходе источника 4 оставался постоянным. Выходы источника 4 соединены с концами жилы 6: положительный выход соединен с одним концом жилы 6 непосредственно, отрицательный выход источника 4 соединен с другим концом жилы 6 через корпус 2, цилиндр 9, поршень 8, шток 10 и инерционный элемент 1. Поэтому при изменении сопротивления жилы 6 через нее протекает неизменный ток I, а падение напряжения на концах жилы 6 согласно закону Ома прямо пропорционально сопротивлению жилы. В результате на концах жилы 6 возникает переменное напряжение, амплитуда которого изменяется пропорционально удлинению жилы 6 или пропорционально ее сопротивлению.

Переменное напряжение на концах жилы 6 измеряют вольтметром 5 переменного напряжения и сигнал с вольтметра 5 в любой момент времени является однозначной мерой амплитуды колебаний инерционного элемента 1 в вертикальном направлении относительно корпуса 2.

По сравнению с прототипом увеличивается точность измерений при одновременном упрощении конструкции, что сокращает число внезапных отказов.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВИБРАЦИИ, содержащее корпус, размещенный в корпусе и упруго связанный с ним посредством упругого элемента и демпфера инерционный элемент, датчик перемещения инерционного элемента, отличающееся тем, что оно снабжено источником постоянного напряжения, вольтметром переменного напряжения, датчик перемещения выполнен в виде упругой эластичной жилы из электропроводной резины, помещенной в изоляционную оболочку из упругого эластичного материала, один конец упругой эластичной жилы соединен с инерционным элементом, другой конец жилы прикреплен к верхнему основанию корпуса и соединен с первыми входами соответственно источника постоянного напряжения и вольтметра переменного напряжения, вторые входы которых соединены с корпусом.

РИСУНКИ

Рисунок 1