Вибропреобразователь

 

Изобретение относится к виброизмерительной технике и предназначено для преобразования пространственных колебаний в электрический сигнал. Цельизобретен.ия - измерение трех ортогональных компонент ускорения. Вибропреобразователь содержит корпус 1 с выступами 2-6, измерительный узел, выполненный в виде попарно установленных инерционных элементов 7-12 ипьезопреобразователей 13-22, взаимодействующих с выступами 2-6 корпуса. Вибропреобразователь снабжен двумя измерительными узлами, расположенными ортогонально первому, инерционные элементы 7-12 и пьезопреобразователи 13-22 измерительных узлов расположены в выступах корпуса 1 с образованием окна, сформированного внутренними поверхностями инерционных элементов 7-12 и пь.езопреобразователей 13-22, в окне каждого измерительного узла размещены инерционные элементы 7-12 другого измерительного узла , расположенные ортогонально плоскости размещения его измерительных элементов. Инерционные элементы 7-12 каждого измерительного узла жестко соединены между собой. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 М ?/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ р

I

) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4792030/28 (22) 15.02.90 (46) 29.02.92. Бюл. М 8 (71) Институт машиноведения им, А.А.Благонравова (72) А.Б.Новиков (53) 620.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 896423, кл. G 01 Н 1/04, 1982.

Патент Австрии М 371255, кл. G 01 Р

15/09. 1983. (54) ВИБРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к виброизмерительной технике и предназначено для преобразования пространственных колебаний в электрический сигнал. Цельизобретения.— измерение трех ортогональных компонент ускорения. Вибропреобразователь содержит корпус 1 с выступами 2-6, иэмерительИзобретение относится к виброизмерительной технике и предназначено для преобразования пространственных колебаний в электрический сигнал.

Известен вибропреобраэователь, содержащий корпус и размещенные в нем инерционный элемент в виде шара, установленные во взаимно перпендикулярных плоскостях три электромеханических преобразователя. каждый из которых выполнен в виде параллельно расположенных пьезокерамических шайб, три диска, через которые инерционный элемент взаимодействует с электромеханическими преобразователями, и расположенные диаметрально противоположно последним три упругих

„„. Щ„„1716354 А1 ный узел, выполненный в виде попарно установленных инерционных элементов 7-12 и пьезоп реобраэователей 13-22, взаимодействующих с выступами 2-6 корпуса. Вибропреобразователь снабжен двумя измерительными узлами, расположенными ортогонально первому, инерционные элементы 7-12 и пьезопреобразователи 13-22 измерительных узлов расположены в выступах корпуса 1 с образованием окна, сформированного внутренними поверхностями инерционных элементов 7-12 и пьезопреобразователей 13-22, в окне каждого измерительного узла размещены инерционные элементы 7-12 другого измерительного узла, расположенные ортогонально плоскости размещения его измерительных элементов.

Инерционные элементы 7-12 каждого измерительного узла жестко соединены между собой. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. элемента, взаимодействующие центрами с инерционным элементом.

Недостатком известного технического решения является ограниченный в области высоких частот. диапазон вибропреобразователя, обусловленный тем, что масса инерционного элемента больше нескольких грамм, поскольку шар не может быть по диаметру меньше диаметра пьезоэлементов, Кроме того, при перемещении шара по поверхности дисков и упругих элементов, за счет наличия на их поверхности микронеровностей, происходит генерация высокочастотных колебаний, воспринимаемых вибропреобразователем как вибрация обьекта.

1716354

20

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является вибропреобразователь, содержащий корпус с выступами и измерительный угол, выполненный в виде попарно установленных элементов и взаимодействующих с выступами корпуса.

Недостатком данного вибропреобразователя является невозможность измерения трех ортогональных составляющих виброускорения пространственных колебаний объекта, что особенно сильно проявляется на высоких частотах, где небольшие перемещения вызывают значительные ускорения.

Цель изобретения — измерение трех ортогональных компонент ускорения.

Укаэанная цель достигается тем, что вибропреобразователь, содержащий корпус с выступами и измерительный узел, выполненный в виде попарно установленных инерционных элементов и пьезопреобразователей, взаимодействующих с выступами корпуса. снабжен двумя измерительными узлами, расположенными ортогонально первому, элементы и преобразователь измерительных узлов расположены в выступах корпуса с образованием окна, сформированного внутренними поверхностями инерционных масс пьезопреобразователей и выступов корпуса. В окне каждого измерительногоуэла размещены инерционные массы другого измерительного узла, расположенные ортогонально плоскости проходящей через инерционные массы.

Кроме того, указанная цель достигается тем, что инерционные массы каждо о измерительного узла жестко соединены между собой.

На фиг. 1 изображена общая схема взаимного расположения элементов вибропреобразователя; на фиг. 2 вибропреобразователь, со свободными пьезоэлементами, разрез; на фиг. 3 — то же, с жестко соединенными инерционными массами каждой пары.

Вибропреобразователь содержит корпус 1 с выступами 2-5, измерительные узлы, выполненные в виде попарно установленных инерционных масс 7-12 и пьезопреобраэователей 13-22, взаимодействующих с выступами 2-5 корпуса 1. Инерционные массы 7-12 и пьеэопреобразователи 13-22 измерительных узлов расположены в выступах корпуса 1 с образованием окна, сформированного внутренними поверхностями инерционных масс 7-12 пьезопреобразователей 13-22 и выступов корпуса 2-6 в окне каждого измерительного узла размещены инерционные массы 7-12 другого из25

55 мерительного узла, расположенные ортогонально плоскости размещения его инерционных масс.

Инерционные массы каждой пары могут быть жестко соединены между собой (выполнены как единое целое) и образуют при этом пластины 23-25 с прямоугольными отверстиями (фиг. 3). При этом центры инерции пластин 23-25 должны совпадать.

Пъезопреобразователи 13-22 могут быть выполнены в виде пластин или наборов пластин (не показано), Пьезопреобразователи

13-22 могут быть приклеены к соответствующим инерционным массам 7-12 и выступам 2-6 корпуса 1 или закреплены в них при помощи шпилек 26-30 с гайками 31-36, изолированных от корпуса с помощью втулок

37-40. Наиболее эффективно применение сдвиговых пьезоэлементов, хотя в данном вибропреобразователе могут быть использованы и компрессионные пьезозлеменВибропреобразователь работает следующим образом.

При колебании корпуса 1 вибропреобразователи будут происходить перемещения каждой пары инерционных масс 7-12 вдоль одной из ортогональных составляющих пропорционально ускорению, действующему вдоль направления каждой из составляющих, В результате сдвиговых деформаций пьезопреобразователей 13-22, выполненных в виде пластин или наборов пластин сдвиговых пьезоэлементов, на них появляются потенциалы, пропорциональные данной составляющей пространственного колебательного движения, Применение сдвиговых пьезопреобразователей позволяет снизить коэффициент поперечной чувствительности каждой группы пьезопреобраэователей 13-22, так как потенциалы на них возникают в случае сдвигоsoh деформации только в одном направлении, кроме того, сдвиговые преобразователи не реагируют на сжатие и растяжение.

При сдвиге инерционных масс 2-6 не происходит движения их по поверхности пьеэопреобразователей 13-22 и не возникает дополнительных погрешностей. При использовании компрессионных пьезоэлементов, каждая пара инерционных масс

7-12 измеряет составляющую, перпендикулярную плоскости пьезоэлементов 13-22. В этом случае возможно также измерение угловых колебаний при регистрации сигнала с каждого пьезоэлемента. Соединение инерционных масс 7-12 каждой пары между собой (выполнение их как единое целое) снижает погрешности, возникающие вслед1716354

4 ствие несовершенства изготовления вибропреобразователя, так как отклонение от параллельности не связанных между собой пар инерционных масс 7-12 приводит к снижению точности измерения .ортогональных составляющих пространственного движе- 5 ния, вследствие самостоятельного движения каждой инерционной массы 7-12 в паре.

Если .пластины 23-25 движутся как единое целое, а сдвиговые пьезоэлементы пьезопреобразователей 13-22 преобразуют в алек- 10 трический сигнал движение пластин 23-25 только в одном направлении, эти погрешности отсутствуют.

Выполнение вибропреобразователя с совмещенным в единой точке для всех трех 15 пар инерционных масс 7-12 или пластин 2325, выполняющих их роль в конструкции, изображенной на фиг. 3, центром инерции позволяет также повысить точность измерения ортогональных составляющих про- 20 странственных колебаний объекта.

Формул а и зоб рете н и я

1. Вибропреобразователь, содержащий корпус и первый измерительный узел, взаи- 25 модействующий с корпусом, отличающийся тем, что, с целью измерения трех ортогональных компонент ускорения, корпус выполнен кубическим с шестью выступами, размещенными на каждой из граней куба, преобразователь снабжен вторым и третьим измерительными узлами, каждый из измерительных узлов выполнен в виде двух инерционных масс, расположенных параллельно граням корпуса по разные стороны от выступов корпуса. взаимодействующих с инерционными массами четырьмя пьеэопреобразователями, каждый из которых расположен между выступами противоположных граней корпуса и инерционной массой, первый измерительный узел расположен перпендикулярно к второму и охватывает его, третий измерительный узел расположен перпедикулярно к первому и второму измерительным узлам и охватывает первый измерительный узел, 2, Вибропреобразователь по и, 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, инерционные массы каждого измерительного узла жестко соединены между собой.

1716354

Диг2

Составитель А.Новиков

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор И.Сегляник

Производственно-издательский комбинат "Патент". t . Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 605 Тираж Подписное

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5