Частотный датчик виброускорений
Оll ИCАН И Е ()900191
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советсиик
Социвлистическик республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.04.80. (21) 2932547/18-10 с присоединением заявки РЙ— (23).Приоритет (51)М. Кл.
G 01 P 15/10
Государственный комнтет
СССР
Ilo делам нзобретеннй и открытнй
ОпУбликовано 23. 01,82. Бюллетень J% 3
Дата опубликования описания 23.01.82 (53) УД!(531 768 (088.8) (72) Авторы изобретения
Г. С, Алексеев, Р.И. Королева, В.А. Павленко В.Е. Сенкевич (71) Заявитель орный
Московский ордена Трудового Красного Зна институт (54) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ВИБРОУСКОРЕНИЙ
Изобретение относится к измерению параметров вибраций, в частности к струнным измерителям низкочастотных виброускорений, и может быть использовано для анализа спектра инфранизкой частоты различных машин и механизмов.
Известны устройства для измерения параметров вибраций (1) и (7) .
Однако устройства не позволяют получить достоверную информацию в широком спектре частот вибраций при наличии высокочастотных перегрузок.
Наиболее бли эким к и редла гаемому по технической сущности и достигаемому результату является частотный датчик виброускорений, содержащий инерционную массу, закрепленную в корпусе на упругом подвесе в виде биморфного пьезокерамического элемента, струнные автогенераторы, включенные дифференциально, и блок сравнения частот автогенераторов, выход
2 которого соединен с пластинами биморфного элемента (3) .
Недостатком датчика является относительно низкая чувствительность при измерении инфранизких виброускорений в условиях высокочастотных вибрационных перегрузок. Кроме того, в таких условиях оказывается невозможным исследование с помощью датчика спектра частот измеряемых виброускорений.
Цель изобретения - повышение селективной чувствительности датчика в условиях повышенного уровня
15 помех.
Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен последовательно соединенными полосовым
20 фильтром, усилителем и инвертором, при этом выход инвертора подключен к одному из внешних электродов биморфного элемента, а выход блока сравнения - ко входу полосового
900191 формула изобретения
5О
4 фильтра и к другому внешнему электроду.
На чертеже представлена упрощенная функциональная схема час» тотного датчика виброускорений.
Устройство содержит корпус 1, два струнных резонатора 2 и 3, соединяющих инерционную массу 4 с корпусом 1, автогенераторы 5 и 6 возбуждения струнных резонаторов 2 и 3.
Выходы автогенераторов 5 и 6 соединены со входами блока 7 сравнения, выход которого соединен с внешним электродом 8 биморфного пьезокерамического кристалла 9 и входом полосового фильтра 10, последовательно соединенного с усилителем Il u инвертором 12. Выход инвертора 12 соединен с противоположным внешним электродом 13 биморфного пьезокерамического кристалла 9.
Блок 7 сравнения представляет 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 напряжение блока 7 сравнения равно нулю. При возникновении виброускорений на инерционную массу 4 действует инерционная сила, изгибающая биморфный кристалл 9 в направлении, противоположном ускорению. В этот момент собственные частоты резонаторов
2 и 3 начинают изменяться и на выходе блока 7 сравнения появляется напряжение. При отсутствии в анализируемом спектре виброускорений с астотой, равной частоте f настройки ильтра 10, сигнал с блока 7 сравнения не проходит через полосовой фильтр 10 и поступает только на внешний электрод 8 биморфного кристал" ла 9, в результате чего биморфный кристалл 9 воздействует на инерционную массу 4, компенсируя инерционную силу от виброускорения, т.е. имеет место отрицательная обратная связь. При этом выходной сигнал с блока 7 сравнения несет в себе инФормацию о текущем суммарном значении виброускорения.
3О
f5
ЗО
3S
4О
При появлении в анализируемом спектре вибраци" а частотой, равной частоте 6 р настройки полосового фильтра 10, сигнал с этой частотой проходит по цепочке: полосовой фильтр
10 " усилитель 11 - инвертор 12 и поступает на другой внешний электрод 13 биморфного пьезокерамического кристалла 9, в результате чего биморфный пьезокерамический кристалл 9 стремится сдвинуть инерционную массу 4 в ту же сторону, что и виброускорение на частоте f+ .
Таким образом, в устройстве появляется положительная обратная связь на частоте f> . Это приводит к резкому увеличению амплитуды напряжения с частотой f+ на выходе блока 7 сравнения, что аналогично увеличению выходного сигнала датчика с резонансным элементом при совпадении его собственной частоты с частотой вибраций.
Увеличение амплитуды напряжения зависит от соотношения глубин положительной и отрицательной обратных связей, причем коэффициент усиления усилителя 11 подбирается таким образом,чтобы глубина отрицательной обратной связи была большей, т.е. коэффициент усиления усилителя
11 К (1, Выходным сигналом датчика служит амплитуда напряжения на выходе инвертора 12, функционально связанная с амплитудой виброускоре" ния на частоте 1 ь.
Изобретение позволяет повысить точность измерения виброускорения в заданном учас-.ке спектра при высоком уровне помех на других частотах, при этом селективная чувствительность устройства повышается в 1/1-К раз.
Частотный датчик виброускоре" ний, содержащий инерционную массу, закрепленную в корпусе на упругом подвесе в виде биморфного пьезо" керамического элемента, струнные автогенераторы, включенные диффе" ренциально, и блок сравнения частот автогенераторов, выход которого соединен с электродами биморфного элемента, отличающийся
I тем, что, с целью rfoBbflfff.HNR селективной чувствительности датчика в усло" виях повышенного уровня помех, он
6 свидетельство СССР
01 Р 15/10, 29.04.67. свидетельство СССР
G 01 Р 15/10, Составитель К.Лукомский
Техред А.Бабйнец Корректор А.ференц
J 1
Редактор Н.Бобкова
Заказ 12173/61 Тираж 882 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, М-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
5 снабжен последовательно соединенными полосовым фильтром, усилителем и инвертором, при этом выход инвертора подключен к одному из внешних электродов биморфного элемента, а выход блока сравнения - ко входу полосового фильтра и к другому внешнему электроду.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
900191
1. Авторское
И 221401 . а с
2. Авторское
3 И 484466, кл.
02.06.72.
3. "Авторское свидетельство СССР
И 779885, кл. G 01 P 15/1О, 23.11.78
10 (прототип)..
