Устройство для измерения резонансных частот механических колебаний изделий

 

О П И С А Н И Е ÄÄ645037

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.03.75 (21) 2111193/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.79. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 30.01.79 (51) М. Кл а

6 01Н 13/00

G 01М 7/00

Государственный комитет па делам изобретений и открытий (53) УДК 534.63 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. А. Кибалко и А. Г. Носков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ

ЧАСТОТ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к виброметрии, а именно к устройствам для измерения резонансных частот механических колебаний изделий, преимущественно миниатюрных приборов. 5

Известно устройство для измерения резонансных частот механических колебаний, содержащее электромагнитный возбудитель механических колебаний, детектор механических колебаний, выполненный в виде 10 двух пьезоэлектрических преобразователей, и электроннолучевой осциллограф (11.

Недостатком известного устройства является узкий рабочий диапазон частот, что объясняется сравнительно низкими резо- 15 нансными частотами системы вибратор— детектор, состоящий из последовательно соединенных вибратора и элементов детектора.

Известно также устройство для измере- 20 ния резонансных частот механических колебаний, содержащее задающий генератор, пьезоэлектрический преобразователь, согласующие усилители, электроннолучевой осциллограф и вольтметр. Пьезоэлектрический преобразователь состоит из наборов пьезоэлементов, электрически соединенных попарно. Один набор пьезоэлементов служит для возбуждения колебаний детектором i(2). 30

Это устройство не позволят получить высокую точность измерения, так как наряду с полезным электрическим сигналом, несущим информацию о колебаниях исследуемого изделия, на осциллограф и вольтметр поступает сигнал, пропорциональный колебаниям, возбуждаемым вибратором, что отрицательно сказывается на точности измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Для этого предлагаемое устройство снабжено измерительным мостом, в одно из плеч которого включен пьезоэлектрический преобразователь, в другое — конденсатор, емкость которого равна емкости пьезоэлектрического преобразователя, в первую из диагоналей включен задающий генератор, во вторую — вольтметр, а горизонтальный и вертикальный входы осциллографа включены через согласующие усилители соответственно в плечо и вторую диагональ моста.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит измерительный мост 1, в одно из плеч k — f которого включен пьезоэлектрический преобразователь 2, в другое плечо f — d — конденсатор 3, емкость которого равна емкости пьезоэлектрического преобразователя 2. Оставшиеся

645037

Составитель О. Игнатенко

Редактор О. Юркова

Техред А. Камышникова

Корректоры: Л. Котова и Т. Добровольская

Заказ 325/10 Изд. Хо 132

Тираж 779 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 два плеча измерительного моста 1 содержат балансировочный потенциометр 4, В диагональ k — d моста 1 включен задающий генератор 5 с симметричным выходом, в другую диагональ 1 — f включен усилитель 6 с большим входным импедансом.

Горизонтальный Х и вертикальный У входы осциллографа 7 включены соответственно в плечо f — d моста 1 и в диагональ 1 — f моста 1 через согласующие усилители 8 и 6 с большими входными импедансами.

Устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал от генератора 5 подают на диагональ k — d моста 1 и через конденсатор 3 питают пьезоэлектрический преобразователь 2, с помощью потенциометра 4 балансируют мост, добиваясь в диагонали 1 — f отсутствия напряжения, которое контролируют по вольтметру 9. Плавно изменяя частоту генератора 5, проходят рабочий диапазон частот. При наличии механического резонанса исследуемого изделия в пьезоэлектрическом преобразователе 2 от реакции резонирующего элемента наводится дополнительный электрический сигнал, фаза которого изменяется по мере прохождения через резонанс. Это приводит к разбалансировке измерительного моста и к появлению напряжения на его диагонали 1 — f.

Электрический сигнал от диагонали 1 — f u с плеча f — d моста через согласующие усилители 6 и 8 подаются для сравнения на осциллограф 7, где по фигуре Лиссажу наблюдают изменения фазы. Наличие и величину резонансного сигнала контролируют по показаниям вольтметра 8. Резонансную частоту исследуемого изделия определяют по шкале генератора 5 в момент максимального отклонения показания вольтметра

8 во время переворачивания эллипса на экране осциллографа 7.

Таким образом, в предложенном устройстве пьезоэлектрический преобразователь одновременно является и возбудителем колебаний изделия, и детектором интенсивно4 сти его колебаний. При этом основным отличительным признаком предложенного устройства является включение пьезоэлектрического преобразователя в одно из плеч измерительного моста и наличие в другом плече моста конденсатора, емкость которого равна емкости пьезоэлектрического преобразователя. Такая конструкция устройства позволяет сбалансировать мост и отделить

1р на диагонали k — d переменный электрический сигнал, частота которого равна частоте вибрации, а амплитуда пропорциональна величине ускорения исследуемого изделия.

При этом на диагонали k — d в «чистом»

15 виде удается выделить электрический сигнал, пропорциональный ускорению колебаний исследуемого изделия.

Формула изобретения

Устройство для измерения резонансных частот механических колебаний изделий, преимущественно миниатюрных приборов, содержащее задающий генератор, пьезоэлектрический преобразователь, согласующие усилители, электроннолучевой осциллограф и вольтметр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено измерительным мостом, в одно из плеч которого включен пьезоэлектрический преобразователь, в другое — конденсатор, емкость которого равна емкости пьезоэлектрического преобразователя, в первую из диагоналей включен задающий генератор, во вторую — вольтметр, а горизонтальный и вертикальный входы осциллографа включены через согласующие усилители соответственно в плечо и вторую диагональ моста.

Источники информации, 40 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 324506, кл. G 01H 13/00, 1969.

2, Анализ и воспроизведение вибраций.—

Материалы к краткосрочному семинару.—

45 Под ред. И. Б. Брагера, ч. 2, Л., 1967, с. 76.