Устройство для индикации уровня вибрации
Владельцы патента RU 2436056:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для диагностики измерения частоты вибрации объекта в процессе его эксплуатации. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является обеспечение непрерывной работы устройства для индикации уровня вибрации на основе энергосберегающих технологий, то есть без обслуживания и без внешних источников энергии, таких как стационарная электросеть, гальванические элементы, аккумуляторы и т.п. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для индикации уровня вибрации, содержащем вибропреобразователь и блок индикации, вибропреобразователь является также блоком источника энергии в виде пьезоэлектрической пластины с электродами, а блок индикации выполнен на основе алюмооксидного основания с нанесенными на него электродами индикатора, между которыми находится слой электролюминофора, блок источника энергии и блок индикации коммутируются выводами. 3 ил.
Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для диагностики измерения частоты вибрации объекта в процессе его эксплуатации.
Известно устройство для измерения вибрации (заявка на изобретение, RU, 94030370, A1, G01H 1/08), содержащее воспринимающее основание, которое снабжено двумя горизонтально расположенными плоскими пластинами с размещенной между ними резиновой камерой, внутренняя полость которой заполнена наполнителем (например, 38%-ным раствором серной кислоты). Нижняя плоская воспринимающая пластина снабжена магнитами и закреплена на опорной поверхности объекта. К ней прикреплен вертикально размещенный стержень, в верхней части которого шарнирно закреплена стрелка. Кроме того, на верхней плоской пластине вертикально закреплена ось с размещенным на ней барабаном, снабженным часовым механизмом и шкалой, что позволяет записывать стрелкой значение измеряемой вибрации.
Недостатком данной конструкции является наличие механических частей (часовой механизм со шкалой), что отрицательно сказывается на надежности устройства. Кроме того, для приведения часового механизма в действие требуется наличие внешнего источника.
Известен датчик вибрации на основе пьезоэлектрической пленки (каталог Measurement Specialties, Inc., Piezo Film Sensors. Technical Manual. P/N 1005663-1 REV В 02 APR 99), который состоит из пьезоэлектрической пластины в виде пленки. При воздействии вибрации пьезоэлемент вырабатывает электрический сигнал, который усиливается операционным усилителем.
Недостатком данного устройства является то, что в процессе его работы необходимы операционный усилитель и внешний источник питания.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство для контроля вибрации (заявка на изобретение, RU, 94020075, A1, G01H 11/00), содержащее корпус, выполненный из полимера, переднюю и заднюю крышки, виброщуп и последовательно соединенные вибропреобразователь, операционный усилитель, усилитель напряжения, усилитель мощности, блок светодиодной индикации, микровыключатель и подстроечное сопротивление. Устройство обеспечивает возможность определять изменения спектра вибрации и его колебания с помощью визуального наблюдения за работой светодиодов. Устройство изготовлено на микроэлектронной базе.
Недостатком описанного устройства является то, что оно содержит усилители, что предусматривает наличие электрического источника энергии. Уровни вибрации отображаются группами светодиодов, то есть индикатор отображает информацию об уровне вибрации дискретно, с определенной точностью, которая ограничивается количеством светодиодов.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является обеспечение непрерывной работы устройства для индикации уровня вибрации на основе энергосберегающих технологий, то есть без обслуживания и без внешних источников энергии, таких как стационарная электросеть, гальванические элементы, аккумуляторы и т.п.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для индикации уровня вибрации, содержащем вибропреобразователь и блок индикации, вибропреобразователь является также блоком источника энергии в виде пьезоэлектрической пластины с электродами, а блок индикации выполнен на основе алюмооксидного основания с нанесенными на него электродами индикатора, между которыми находится слой электролюминофора, блок источника энергии и блок индикации коммутируются выводами.
Использование возобновляемого источника питания в виде пьезоэлектрической пластины существенно повышает надежность устройства, так как отпадает необходимость в обслуживании индикатора, то есть в подзарядке или смене источников питания.
Использование электролюминофора дает возможность более наглядно наблюдать изменение частоты вибрации на контрольном объекте, так как яркость свечения электролюминофора пропорциональна расстоянию между электродами. Учитывая, что электроды выполнены в виде расходящихся полос, полная засветка области электролюминофора произойдет только при возникновении максимальной рассчитанной частоты. На более низких частотах будет засвечена лишь часть области электролюминофора.
В описываемых выше аналогах и прототипе предусмотрено наличие блоков, образующих интерфейс между блоками индикации и вибродатчиком. Интерфейс служит для преобразования, усиления сигнала, поступающего с датчика. В предлагаемом устройстве для индикации уровня вибрации такое связующее звено не требуется. Засветка электролюминофора обеспечена оптимально подобранными геометрическими размерами и свойствами пьезоэлектрической пластины и электролюминофра.
Дополнительным преимуществом предлагаемого устройство является его автономность.
Отсутствие механических частей обеспечивает предлагаемому устройству надежность в эксплуатации.
Основное отличие от прототипа состоит в том, что в качестве источника питания устройства используется возобновляемый источник энергии на основе пьезоэлектрического эффекта.
Предлагаемое изобретение поясняется следующими чертежами:
Фиг.1 - Общий вид устройства для индикации уровня вибрации;
Фиг.2 - Блок источника энергии;
Фиг.3 - Блок индикации.
Устройство для индикации уровня вибрации состоит из пьезоэлектрической пластины (1), жестко закрепленной с одной стороны на объекте, на котором контролируется уровень вибрации. Электроды (2) пьезоэлектрической пластины (1) представляют собой токопроводящий материал, нанесенный на верхнюю и нижнюю стороны пластины, с выводами (3), необходимыми для соединения с выводами (4) электродов индикатора (5). Электроды индикатора (5) выполнены с использованием алюмооксидной технологии на алюмооксидном основании (6) в виде двух расходящихся полос. Между ними нанесен слой электролюминофора (7), служащий шкалой уровня вибрации. Основание выполнено с возможностью закрепления его в любом доступном для наблюдения месте.
Работает устройство для индикации уровня вибрации следующим образом: пьезоэлектрическая пластина, жестко закрепленная на объекте контроля, колеблется под действием вибрации. Геометрические размеры пластины подобраны так, чтобы первая собственная частота пластины являлась максимально возможной частотой вибрации, возникающей на объекте контроля. При вибрации пьезоэлектрической пластины механическая энергия вибрации преобразуется в электрическую энергию. Электрическая энергия представляет собой переменные высокое электрическое напряжение и малые токи, что является необходимым условием для работы электролюминофора. С повышением частоты вибрации, воздействующей на объект контроля, повышается электрическая энергия, вырабатываемая пьезоэлектрической пластиной, вследствие чего повышается уровень засвечивания шкалы электролюминофора. Это наглядно показывает уровень частоты вибрации. Уровень шкалы, засвеченный электролюминофором, прямо пропорционален уровню вибрации на объекте контроля.
Таким образом, использование возобновляемого источника энергии на основе пьезоэлектрического эффекта и индикации на основе электролюминофора в предлагаемом устройстве позволяет решить поставленную авторами задачу.
Устройство для индикации уровня вибрации, содержащее вибропреобразователь и блок индикации, отличающееся тем, что вибропреобразователь является также блоком источника энергии в виде пьезоэлектрической пластины с электродами, а блок индикации выполнен на основе алюмооксидного основания с нанесенными на него электродами индикатора, между которыми находится слой электролюминофора, блок источника энергии и блок индикации коммутируются выводами.
