Способ измерения пространственной вибрации точки тела и устройство для его осуществления

 

Использование: измерение кинематических параметров колебательных процессов механических систем при исследовании их динамических характеристик Сущность Z изобретения: для измерения используют виброизмерительное устройство, состоящее из трех линейных акселерометров, образующих своими измерительными осями трехмерный пространственный базис, измеряют амплитуды и фазы электрических сигналов, генерируемых каждым из акселерометров , и величину модуля и фазы вектора колебательного ускорения и углы, характеризующие его ориентацию в системе координат, связанной с измерительным устройством, определяют по специально разработанным формулам с использованием постоянных коэффициентов данного виброизмерительного устройства. Конструкция предлагаемого виброизмерительного устройства содержит три акселерометра 1-3, закрепленных на гранях четырехугольной пирамиды 4, которая размещена в пространственной системе координат 5. 2 с.п. ф-лы, 2 ил (Л С 00 го о о о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 P 15/09, 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4812281/10 (22) 11.04,91 (46) 07.07.93. 6юл. М 25 (72) В.В.Емельянов, Л.Т.Макаров, В.Н.Пархоменко и В,И, Ш веев (56) Вибрации в технике. — Справочник, т. 5.

M.: Машиностроение, 1981. с. 31, Клюкин И.И. Борьба с шумом и звуковой вибрацией на судах. Л,: Судостроение, 1971, с. 91.

Клюкин И.И. и Колесников Л.Е. Акустические измерения в судостроении. Л,: Судостроение, 1982, с. 86. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ВИБРАЦИИ ТОЧКИ ТЕЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: измерение кинематических параметров колебательных процессов механических систем при исследовании их динамических характеристик, Сущность

„„ЯЛ„„ 182бОб8 А1 изобретения; для измерения используют виброизмерительное устройство. состоящее из трех линейных акселерометров, образующих своими измерительными осями трехмерный пространственный базис, измеряют амплитуды и фазы электрических . сигналов, генерируемых каждым из акселерометров, и величину модуля и фазы вектора колебательного ускорения и углы, характеризующие его ориентацию в системе координат. связанной с измерительным устройством, определяют по специально разработанным формулам с использованием постоянных коэффициентов данного виброизмерительного устройства. Конструкция предлагаемого виброиэмерительного устройства содержит три акселерометра

1-3, закрепленных на гранях четырехугольной пирамиды 4, которая размещена в пространственной системе координат 5. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

182606S

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в виброметрии при исследовании пространственной вибрации различных конструкций, в том числе деталей и узлов работающих механизмов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения пространственного положения, модуля и фазы вектора колебательного ускорения точки тела, В качестве прототипа для устройства выбран трехкомпонентный виброприемник, состоящий из многогранника, выполненного в форме куба, закрепленного к исследуемой точке тела, на трех взаимно перпендикулярных гранях которого закреплены три акселерометра, измерительные оси которых образуют пространственную координатную систему ОХУ2, Недостатком известного устройства является низкая точность определения иско.мых параметров пространственного вектора колебательного ускорения й(т) в случае использования в его составе акселерометров с малыми коэффициентами поперечной чувствительности (менее

10 В этом случае из набора коэффициентов k>, 1<г, k3, l>. Гг, l3, m<, mz, гпз имеется воэможность точного определения во всем динамическом диапазоне работы виброизмерительного устройства только коэффициентов k1, 1г, и fTI3, а возможность определения коэффициентов k1, k3, l1, l3 и е1, тг связана с известными трудностями, Указанная цель достигается тем, что в способе измерения пространственной вибрации, заключающемся в установке в исследуемую точку трехкомпонентного акселерометра и измерения амплитудных значений генерируемых каждым иэ акселерометров электрических сигналов, дополнительно измеряют фазы электрических сигналов, генерируемых каждым из акселерометров, а модуль, фазу и углы пространственного вектора колебательного ускорения, образуемые с осями прямоугольной системы координат, жестко связанной с виброиэмерительным устройством, определяют по значениям измеренных ампли.гуд и фаз электрических сигналов, генерируемых каждым акселерометром, и заданных постоянных коэффициентов данного виброизмерительного устройства, В устройстве для осуществления способа, состоящем иэ многогранника с закрепленными на его гранях тремя акселерометрами со связанной с ним пространственной прямоугольной системой координат, многогранник выполнен в виде правильной четырехугольной пирамиды с углом наклона боковых граней к плоскости

1 основания, равным ф= агссоэ -д-, причем одна из осей пространственной прямоугольной системы координат направлена по высоте пирамиды, а две другие лежат в плоскости основания и проходят через его две

10 вершины.

Повышение точности измерения компонент искомого вектора колебательного ускорения при прочих равных условиях может быть достигнуто за счет выполнения многогранника в виде правильной четырехугольной пирамиды с углом наклона боковых граней к плоскости ее основания

tP = arccos и ориентации пространстЧЗ венной прямоугольной системы координат так, что одна из осей направлена по высоте пирамиды, а две другие лежат в плоскости основания и проходят через его две вершины.

Данное устройство изображено на фиг.

1, на которой обозначены акселерометры

1 — 3, многогранник 4 в форме пирамиды, пространственная прямоугольная система координат 5, жестко связанная с многогранником 4.

При такой форме многогранника и ориентации пространственной прямоугольной системы координат OXYZ проекции нормале к боковым граням пирамиды на оси 00<, 0 и 02 будут все равны по модулю, что обеспечивает при использовании однотипных акселерометров с различными коэффициентами поперечной чувствительности однопорядковость коэффициентов k, li, вь

4О Это повышает достоверность определения фазовых характеристик р, рь р ц в более широком динамическом диапазоне амплитуд, поскольку в этом случае проекции векторов чувствительностей всех акселерометров на координатные оси будут близки по величине между собой.

Применение указанной конструкции при осуществлении предложенного способа повышает точность определения параметров вектора колебательного ускорения в широком динамическом диапазоне эа счет повышения точности определения постоянных коэффициентов кь 1ь m(, р,, рь рр данного виброизмерительного устройства, С целью подтверждения работоспособности предложенного способа измерения пространственной вибрации была изготовлена экспериментальная установка, блоксхема которой представлена на фиг. 2, где

1826068 электродинамический вибратор 6 типа 4811 фирмы Брюль и Кьер. сменный переходник

7. трехкомпонентный акселерометр 8 типа

ДН3,измеритель 9 вибрации и шума типа

ВШВ-003, переключатель 10 типа ПМФ, генератор 11 синусоидальных сигналов типа

1025 фирмы Брюль и Къер. усилитель 12 мощности типа фирмы Брюль и Кьер, измеритель 13 разности фаз типа Ф2-28.

В качестве виброиэмерительного устройства использовался трехкомпонентный вибропреобразователь типа ДНЗ, закрепляемый с помощью шпильки на наклонной поверхности съемного переходника 7, закрепляемого на вибростоле 6.

Предварительно были определены постоянные коэффициента вибропреобразователя ДНЗ (фазы сигналов измерялись относительно сигнала генератора р- синусоидальных сигналов).

Формула изобретения

1. Способ измерения пространственной вибрации точки тела, заключающийся в установке в исследуемую точку трехкомпонентного акселерометра и измерении амплитудных значений, генерируемых каждым из акселерометров электрических сигналов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет определения пространственного положения, модуля и фазы вектора колебательного ускорения исследуемой точки, дополнительно измеряют фазы электрических сигналов, генерируемых каждым из акселерометров, а модуль, фазу и углы пространственного вектора колебательного ускорения, образуемые с осями прямо5 угольной системы координат, жестко связанной с виброизмерител ьным устройством, определяют по значениям измеренных амплитуд и фаз электрических сигналов, генерируемых каждым акселе10 рометром, и заданных постоянных коэффициентов данного виброизмерительного устройства.

2. Устройство для измерения пространственной вибрации очки тела, состоящее

15 иэ многогранника с закрепленными на его гранях тремя акселерометрами со связанной с ним пространственной прямоугольной системой координат, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что. с целью повышения точности

20 определения модуля, фазы .и углов пространственного вектора колебательного ускорения, образуемых с осями системы координат, за счет повышения точности определения постоянных коэффициентов 25 виброизмерительного устройства, многогранник выполнен в виде правильной четырехугольной пирамиды с углом наклона боковых граней к плоскости основания, рав1

30 ным ф= агссоэ —.г3 —, причем одна из осей пространственной прямоугольной системы координат направлена по высоте пирамида, а две другие лежат в плоскости основания и проходят через две его вершины, 1826068

Составитель В. Костин

Техред М.Моргентал

Редактор С. Никольская

Корректор В. Петраш

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

Заказ 2319 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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