Виброграф

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 568922

Союз Советских

Со циапистических

Респубпик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.10.75 (21) 2177140/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.08.77. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 04.10.77 (51) М Кл г G 01Ч 1/18

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам иэоаретений и открытий (53) УДК 550.834(088.8) (72) Авторы изобретения

С. И. Ступин и Д. Б. Егоров

Саратовский политехнический институт (71) Заявитель (54) В ИБРО ГРАФ

1

Изобретение относится к области геофизических приборов и может быть использовано для исследования колебаний строительных конструкций и инженерных сооружений.

Известен сейсмоприемник, содержащий преобразователь механических колебаний в электрические, в котором сейсмическая масса, представляющая собой постоянный магнит, подвешена к корпусу прибора при помощи упругих и магнитных пружин.

Недостаток известного сейсмоприемника заключается в том, что он не позволяет исследовать процессы, характеризующиеся значительными амплитудами.

Известен виброграф, содержащий индукционный преобразователь, в котором сейсмическая масса закреплена на рычаге горизонтального маятника, а сам рычаг удерживается в положении равновесия при помощи цилиндрической пружины.

Недостаток известного вибрографа заключается в том, что он мало применим для исследования колебаний строительных конструкций, так как не позволяет исследовать процессы с частотами менее 2 Гц и амплитудами более 2 — 3 мм.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является виброграф, содержащий маятник, подвешенный на плоских взаимно перпендикулярных пружинах, цилиндрическую винтовую пружину, удерживающую маятник в положении равновесия, кольцевые магниты, создающие «отрицательную» магнитную упругость для понижения частоты собственных колебаний и индукционный преобразователь.

Однако такой виброграф содержит кольцевь.е магниты, создающие отрицательную упругость для понижения собственной частоты, что усложняет ее конструкцию. Кроме того, виброграф преобразует вибрационное перемещение в величину, пропорциональную скорости перемещения, а не самому перемещению.

Целью изобретения является упрощение

15 конструкции вибрографа.

Это достигается тем, что в известном вибрографе, содержащем маятник, преобразователь и пружину, удерживающую маятник в положении равновесия, один конец которой

20 закреплен на корпусе, а другой на рычаге, пружина выполнена напряженной ленточной, причем ее форма выбрана в соответствии с соотношением: где r — радиус-вектор; и — расстояние между полярной осью и асимптотой гиперболической спира30 ли; р — полярный угол, при этом преобразователь выполнен в виде тензорезисторов, наклеенных на пружину.

Полярный угол ср выбран в пределах от !О до 290 .

Форма пружины, соответствующая приведенному выше соотношению, получена экспериментальным путем, при такой форме пружины маятнику передается усилие, создающее «отрицательную» упругость. Это усилие направлено по оси маятника к его центру.

Кроме того, эта же пружина является измерительным элементом, так как на нее наклеены тензорезисторы.

На фиг. 1 показана конструкция прибора; на фиг. 2 положение ленточной пружины до ее закрепления.

Виброграф содержит рычаг 1 с инерционной массой 2, подвешенный к основанию 3 при помощи двух пар взаимно перпендикулярных пружин 4. В положении равновесия маятник удерживается напряженной ленточной пружиной 5, имеющей форму неполного витка гиперболической спирали в соответствии с соотношением, приведенным выше. Для регистрации колебаний на пружине 5 наклеены проволочные тензорезисторы б. Кроме того, имеется электромагнитный успокоитель 7.

Виброграф работает следующим образом.

При колебаниях объекта с установленным на нем вибрографом инерционная масса последнего остается неподвижной вследствие того, что собственная частота вибрографа в несколько раз меньше частоты колебаний объекта. Преобразование механических колебаний маятника в электрические осуществляется проволочными тензорезисторами, наклеенными на плоскую пружину.

Применение в качестве упругого подвеса ленточной пружины приводит к упрощению конструкции вибрографа, так как эта пружина с наклеенными на нее тензорезисторами сама является измерительным элементом и

568922

4 выполняет функцию пружины, создающей

«отрицательную» упругость в горизонтальном маятнике.

Предложенная конструкция вибрографа позволяет расширить диапазон исследуемых колебаний, т, е. получить устойчивые собственные колебания с частотой, составляющей доли герца и амплитудой до 26 мм и более.

Кроме того, предлагаемый виброграф поз10 воляет регистрировать сами виброперемещения в то время, как известные приборы, оснащенные индукционными датчиками, требуют дополнительного преобразования (интегрирования) сигнала, поступающего от вибрографа, 15 что приводит к увеличению погрешности измерения, особенно в области инфранизких частот (0,5 — 10 Гц).

Ф ор мул а из обретения

1. Виброграф, содержащий преобразователь, маятник и пружину, удерживающую маятник в положении равновесия, один конец которой закреплен на корпусе, а другой на

25 рычаге, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, пружина выполнена напряженной ленточкой, причем форма пружины выбрана в соответствии с соотношением

ЗО а

r =- —, где r — радиус-вектор; а — расстояние между полярной осью и

35 асимптотой гиперболической спирали; р — полярный угол, при этом преобразователь выполнен в виде тензорезисторов, наклеенных на пружину.

40 2. Виброграф по п. 1, отличающийся тем, что полярный угол ср выбран в пределах от 10 до 290 . фиг 1 риз. 2

Составитель Е. Вишняков

Техред М. Семенов Корректор Т. Добровольская

Редактор И. Шубина

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2208/2 Изд. № 777 Тираж 725

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5