Электрокинетический датчик параметров вибрации

 

СОКИ СОВЕТСНИХ

ЕНИИЕИИ

РЕСПУБЛИН (Ю (ll) ЗШ G.01 Р,15/08, Н 01 G 9/22

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ARTOPCICMIV ТВНДНТНПЬЕТНУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЗО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3356717/18-10 (22) 23 ° 11.81

,,(46) 23.03..83.. Бюл. В 11 (72) Н.Н.Овсянников и И.И.Колес» ииченко (71) Научно-производственное объединение "Квант" (53) 531.768 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 640242, кл. G 01 Р 15/08, 1977.

2.Касимзаде М.С. и др. Электрокинетические преобразователи информации, N., 1973, с. 98-99.

3. Авторское свидетеЛьство СССР

9 504153, чл. 0 01 Р 15/00, 1974 (прототип). (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус, снабженную электродами преобразующую перегородку, жестко закрепленную в корпусе и разделяющую его полость на две камеры, и инерционный элемент связанный упругими элементами с корпусом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности датчика путем снижения ударной на-. грузки на преобразующую перегородку инерционный элемент выполнен с..переменным сечением, расположен в -одной нз камер и посредством рабочей жидкости сообщен своими наибольшим и наименьшим сечениями с противоположными сторонами преобразующей перегородки.

2. Датчик по п. 1, о т л и ч а.ю шийся тем, что внутренняя поверхность инерцйоиного элемента выполнена в форме сужающейся от пористой перегородки воронки, наимень.— шее сечение которой сообщается изолированным каналом с одной из сторон Я преобразующей перегородки.

3. Датчик по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что инерционный елемент выполнен в форме реоынрнн C щегося от преобразующей перегородки тела, наибольшее сечение которого

O сообщается изолированным каналом с одной из сторон пористой перегородки. СР

1007020

Цель изобретения — повышение надежности датчика путем снижения ударИзобретение относится к электро- кинетическим преобразователям, которые могут быть использованы для измерения вибраций.

Известен электрокинетический измеритель линейного ускорения„ представляющий собой корпус с жесткими торцовыми стенками, внутри которого помещена преобразующая перегородка, разделяющая полость корпуса на две камеры, каждая из которых имеет 10 электроды, рабочую жидкость, газовые объемы, ограничители перемещения газовых объемов, выполненные в виде пористых перегородок, при этом граница раздела жидкость — газ распело- 15 жена в порах ограничителей перемещений 1 1. ной нагрузки на преобразующую перегородку.

Поставленная цель достигается тем, что в электрокинетическом датчике, содержащем заполненный рабочей жидкостью корпус, снабженную электродами преобразующую перегородку, жестко закрепленную в корпусе и разделяющую

eio полость на две камеры, и инерци онный элемент, связанный упругими элементами с корпусом, инерционный элемент выполнен с переменным сечением, расположен в одной из камер и посредством рабочей жидкости сообщен своими наибольшим и наименьшим сечениями с противоположными сторонами преобразующей перегородки.

При этом внутренняя поверхность инерционного элемента выполнена в форме сужающейся от пористой перегородки воронки, наименьшее сечение которой сообщается изолированным каналом с,одной из сторон преобразующей перегородки.

Кроме того, инерционный элемент выполнен в форме расширяющегося от преобразующей перегородки тела, наибольшее сечение которого сообщается изолированным каналом с одной из сторон пористой перегородки.

На фиг. 1 изображен датчик с одним вариантом выполнения инерционного элемента," на фиг. 2 — другой вариант выполнения инерционного элемента.

Электрокинетический датчик вибраций содержит герметичный корпус 1 с жесткими стенками, заполненный рабочей жидкостью, например ацетоном. Внутри корпуса жестко закреплена преобразующая пористая перегородка 2 с электродами 3. Перегородка 2 делит полость корпуса на две камеры

4 и 5, В камере 5 помещен инерционный элемент б переменного внутренне-. го (фиг. 1 ) и внешнего (фиг. 2 ) поперечного сечения, связанный с корпусом 1 упругими элементами 7.Одна сторона преобразующей перегородки сообщена с широким сечением, а другая - с узким, причем, когда узкое сечение расположено внутри инерционного элемента (фиг. 1), сообщение осуществлено посредством трубы 8. узкое сечение рабочей жидкости в датчике (фиг. 2) образовано внутренней поверхностью корпуса 1 и наибольшим внешним сечением инерционного элемента. Оно сообщено со стороной перегородки цилиндрическим каналом 9.

Предлагаемый датчик работает следующим образом.

Вибрационные ускорения, направленные вдоль оси датчика, вызывают

Недостатком такого измерителя линейных ускорений является сложность изготовления и ограниченность применения из-за узкого частотного диа,пазона измеряемых ускорений.

Известны электрокинетические измерители вибрации, в которых электрический сигнал возникает при перемещениях жидкости относительно пористой преобразующей. перегородки из-за инерции массы самой жидкости, находящейся между преобразующей перего° родкой и упругой мембраной. В ряде случаев последняя жестко соединяется с дополнительной инерционной массой.

При этом электрокинетическая ячейка либо вибрирует вместе с корпусом, либо неподвижна и перепад давления 35 на преобразующей перегородке создается вибрацией инерционной массы, жестко связанной с упругой мембраной f2).

Наиболее близким по технической 4р сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является электрокинетический датчик, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус, снабженную электродами преобра- 45 зующую перегородку, жестко закрепленную в корпусе и разделяющую его полость на две камеры, и инерционный элемент, связанный упругими элементами с корпусом (3).

Рассмотренные конструкции имеют существенный общий недостаток,-связанный с тем, что при увеличении линейных ускорений значительно повышается ударная гидравлическая нагрузка на преобразующую перегородку, что 55 может вызвать ее механическое разрушение, так как она чаще всего изготавливается из хрупких материалов— стекла, керамики и пр.

Отмеченный недостаток снижает 60 надежность таких датчиков при их использовании для измерения повышенных вибраций и приводит к ограничению . верхнего диапазона измеряемых ускорений. 65

1007020

Фиг.2

ВНИИПИ Заказ 2130/68 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 возвратно-поступательное движение инерционного элемента 6, при смещении которого рабочая жидкость перетекает через узкое сечение. Скорость течения жидкости в узком сечении выае, а давление ниже„ чем в широком сечении, в соответствии с уравнением Бернулли где Ч вЂ” динамическая скорость жидкостиу

- массовый расход жидкости 15 в сечении, д Z — расстояние между сечениями; плотность жидкости.

Перепад давления (йР) возникающий в узком сечении, ежесекционно( передается по трубе 8 датчика (фиг.1) или по цилиндрическому каналу 9 датчика (фиг. 2 ) и-одной из сторон преобразующей перегородки. 25

Значение hP,возрастает от нуля до максимума:, что вызывает пульсирующий односторонний переток рабочей жидкости через преобразующую перегород,ку и соответственно появление на выходе датчика электрического сигнала

ЗО постоянной полярности.

Величина д Р зависит от разности скоростей движения жидкости ЬЧ в различных сечениях и определяет массовый расход жидкости (q) через пре.образующую перегородку 2.

Этот расход можно определить, зная величину гидродинамического сопротивления преобразующей перегородки (R .) из формулы

Природа материала преобразующей, перегородки, ее пористость и геометрические размеры, а также состав и природа компонентов рабочей жидкости выбираются с учетом конкретных требований, предъявляемых к датчику, его назначению, чувствительности, динамическому и частотному диапазонам измеряемых .вибраций.

Предлагаемый электрокинетический датчик вибраций по сравнению с известными конструкциями обладает следующими преимуществами: перепад давления на сторонах преобразующей перегородки возникает при вибрации инерционной массы переменного сечения за счет эффекта эжекции1 использование в предлагаемой конструкции эффекта эжекции не требует нали,чия столба жидкости между Корпусом или упругой мембраной и преобразующей перегородкой и тем более.отпадает необходимость в дополнительной инерционной: массе," отсутствие значительного объема жидкости у преобразующей перегородки не вызывает при высоких линейных ускорениях появления повышенных ударных гидравлических нагрузок и повышает надежность таких датчиков при использовании их для измерений высоких ударных вибраций, а также расширяет верхний диапазон измеряеьых ими ускорений.