Способ возбуждения и измерения частоты колебаний колебательного звена резонансных датчиков
Изобретение относится к техническим средствам автоматизации систем управления и предназначено для контроля физических величин. Техническим результатом изобретения является обеспечение работоспособности резонансных датчиков в экстремальных условиях радиационных воздействий и электромагнитных помех. Технический результат достигается тем, что колебание колебательного звена резонансного датчика создают напором струи текучей среды из выходного сопла эжектора, примыкающего к зоне движения колебательного звена, воздействуют на этот напор через внутреннюю обратную связь эжектора и измеряют частоту изменения давления-вакуума в камере между входным и выходным соплами эжектора, в которой отслеживается частота собственных колебаний колебательного звена. 1 ил.
Изобретение относится к техническим средствам автоматизации систем управления и предназначено для контроля физических величин.
Известно использование резонансных датчиков для контроля усилий, малых перемещений, ускорений и других физических величин. Действие этих датчиков основано на изменении при упругих деформациях собственной частоты колебаний тела (колебательного звена) - см. Д.И.Агейкин и др. Датчики систем автоматического контроля и регулирования. М.: Машиностроительная литература, 1959, с.60-61. Известный способ, проиллюстрированный в упомянутом источнике на фиг.45б схемой возбуждения струны и принятый авторами за прототип, состоит в том, что на натянутую контролируемой силой струну направляют возбуждающее ее собственные колебания воздействие и измеряют частоту этих колебаний. В общеизвестной практике возбуждение собственных колебаний колебательного звена и измерение их частоты осуществляют электромагнитными или другими электрическими способами. Однако в условиях электромагнитных помех и радиационных воздействий использование электротехнических и электронных средств неприемлемо.
Целью предложения является обеспечение работоспособности резонансных датчиков в экстремальных условиях.
Поставленная цель достигается тем, что колебание создают напором струи текучей среды из выходного сопла эжектора, примыкающего к зоне движения колебательного звена, воздействуют на этот напор через внутреннюю обратную связь эжектора и измеряют частоту изменения давления-вакуума в камере между входным и выходным соплами эжектора, в которой отслеживается частота собственных колебаний колебательного звена.
Суть предложения состоит в том, что все функции (возбуждение колебаний, их считывание с колебательного звена и воздействие по обратной связи второго действия на первое) осуществляют с помощью струйных эффектов в сопряженном с колебательным звеном эжекторе.
Использование эжекторов в пневмоавтоматике известно (см. В.Н.Дмитриев, В.Г.Градецкий. Основы пневмоавтоматики. М.: Машиностроение, 1973, с.81, рис.41).
При реализации предложенного способа для сочетания эжектора с колебательным звеном необходимо, как показано ниже схематически на чертеже, выполнить эжектор 1 с выходным соплом 2, являющимся постоянным дросселем, выходным соплом 3, являющимся в сочетании с колебательным звеном (струной) 4 выходным дросселем переменного сечения, и с расположенной между ними междроссельной камерой 5 с выходом 6, связанным с измерителем 7 частоты изменения в ней давления. Струна натянута контролируемой силой F между заделкой 8 и опорой 9. В зависимости от величины силы F изменяется частота собственных колебаний струны и частота периодического изменения от минимума до максимума давления в междроссельной камере. Энергию для работы эжектор получает от источника давления 10.
В процессе функционирования с помощью сформированной в эжекторе струи оказывают воздействие на струну, под действием которого она отклоняется и зазор h увеличивается. При этом давление в междроссельной камере падает и в эжекторе возникает внутренняя обратная связь. Воздействие струи на струну уменьшается и она под действием упругих сил перемещается обратно к выходному соплу эжектора. Зазор h при этом уменьшается и давление в камере вновь возрастает. Процесс повторяется, поддерживая собственные колебания струны.
Использование предложенного способа возбуждения и измерения собственных колебаний колебательного звена с использованием текучей среды позволит использовать резонансные датчики там, где применение электрики и электроники неприемлемо, чем и достигается поставленная цель.
Способ возбуждения и измерения частоты колебаний колебательного звена резонансных датчиков, при котором возбудителем создают колебание колебательного звена, затем воспринимают это колебание и через отрицательную обратную связь воздействуют на возбудитель, вызвав собственные колебания колебательного звена, после чего измеряют частоту этих колебаний, по которой судят о величине контролируемого физического параметра, отличающийся тем, что колебание создают напором струи текучей среды из выходного сопла эжектора, примыкающего к зоне движения колебательного звена, воздействуют на этот напор через внутреннюю обратную связь эжектора и измеряют частоту изменения давления-вакуума в камере между входным и выходным соплами эжектора, в которой отслеживается частота собственных колебаний колебательного звена.
