Устройство для измерения вибрационных

 

ОП ЙСАН Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

381916

Сома Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельсгва №

М. Кл. 6 Olh 11. 00

G 01р 21/00

Заявлено 03.V.1971 (№ 1654693/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 22 т .1973. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 14. т7П1. 1973

Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 531.768(088.8) Авторы изобретения

Б. А. Моисеев и Н. Д. Пронин

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ

УСКОРЕНИЙ

Изобретение относится к области измерительных пр иборов и может быть использовано в различных областях техники для вибрационных испытаний механических объектов, например машин, летательных аппаратов, строительных механ измов и др.

Известные устройства для измерения вибрационных ускорений содержат дифференциальный усилитель для измерения заряда на обкладках пьезокерамики и дополн ительные элементы для калибровки пьезоакселерометров непосредственно на объекте, при использовании которых необходимо выдерживать .постоян ство характеристик пьезоэлементов.

Для повышения надежности измерения в предлагаемом уст1ройстве часть |рабочей пьезокерамики использована для калибровки канала измерения. Металлизированный слой для съема зарядов пьезокерамики выполнен в виде двух изолированных друг от друга рабочих участков. B режиме калибровки один из участков подключается к мультивибратору, возбуждая и определяя частоту его импульсов.

На чертеже представлена общая схема описываемого устройства, состоящего из трех основных частей: пьезоакселерометра 1, дифференциального усил|ителя 2 и калибрующего мульти ви б р атор а 3.

Чувствительный элемент пьезоакселерометра 4 выполнен в виде круглой мембраны с инерционной массой по периферии. Пьезокерамика 5, приклеенная к мембране, имеет на поверхности два металлизированных участка в виде центрального круга 6 и концентричного кольца 7, которые гальванически соединены через, разъем 8 со входом дифференциального усилителя 2.

Для калибровки канала измерения служат мультивибратор 8, тумблер 9, контакты реле

10 и подстроечный конденсатор 11.

В акселерометре используется изгибная деформация пьезоэлемента. При действии перегрузки Q на датчик и пьезокерамике возникают радиальные напряжения, определяемые моментом: гю юю Il +:-:+,) + 11, где m — величина, инерционной массы, p — коэффициент Пуассона, R — внешний радиус мембраны, r0 — радиус опоры мембраны.

Электрические заряды, возникающие на поверхности пьезоэлемента, пропорциональны этим напряжениям, поэтому в центре и на периферии мембраны они будут различны по

30 величине и знаку. Радиус r центрального металлизированного участка определяется 30ной изменения знака заряда, чему соответ твует уравнение: (1+ р):и,/»„— —" " 1+ ii. + (Л/;„) -.!п Й/г„ / (% () — >

+,—,„ -",, +1=О.

Таким образом, на вход дифференциального уоилителя будут подаваться напряжения разного знака, пропорционально действующему на датчик ускорения. Равенство в>;одных сигналов устанавливается подстроечным конденсатором 11.

Для увеличения чувствительности пьезоакселерометра в упругом элементе на радиусах наибольших напряжений сделаны ряды отверстий диаметром 0,5 мл .

Чувствительность измерения определяется пьезомодулем керамики, суммарной емкостью д тчика и коэффициентом передачи дифференциального усилителя. Так как пьезомодуль изменяется со временем и емкость пьезокерамики зависит от температуры и других факторов, необходима периодическая проверка датчика. Кроме того, появляется необходимость проверки работоспособности датчика, установленного на объекте. Для этого я предлагаемом устройстве используется ка381916

4 либровка канала измерения с учетом пьезомодуля, емкости пьезокерамиии коэффициента передачи усилителя.

Калибровку канала можно осуществить в любой момент времени включением тумблера 9. Он соединяет источник постоянного напря>кения с мультивибратором 8 и реле 10.

В режиме калибровки часть пьезокерамики, в частности участок центрального круга б, оказывается подключенной к мультивибратору 3. Электрическая емкость пьезокерамики, обусловленная измерением диэлектрической 11>опицяемости и температ1 ры, опреде.;1яс Г частоту мультивибратора. Последняя может быть измерена с высокой точностью на выходе дифференциального усилителя 2.

Предмет,изобретения

Устройство для измерения вибрационных ускорений, содержащее дифференциальный усилитель, мультивибратор и пьезоакселерометр с пьезокерамикой, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности измерения, металлиз ированная поверхность пьезокерамики выполнена в виде двух гальванически изолированных участков, один из которых через контакты реле включен в схем мультивибратора.

Редактор С. Хейфиц

Состагнтсдь Н. Рангслоа", Тскрсд Л. Богданова

Коррск Tîp Е. Зимина

Заказ 2208, Т 11зд „ о 1о14 Поди снос

ЦНИИПИ Комитета по делам пзоорстспий н открь:тий прн Совете Чииистров СССР

Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4 5

Тнпографин, пр. Сап",нона.