Устройство для измерения механического импеданса объектов, имеющих собственную подвижность

 

Союз Соввтскик

Социалксткческкк

Республик

О П И С А К И Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 89437 3

{6l ) Дополнительное к авт. свид-ву{22)Заявлено 10А9.79 {21) 2819670/18-28 с присоединением заявки,тй

{23)Пркорнтет(51)М. Кл.

G 0l Н 29/00

9вударственвй кевпет

CCCP ав декан изобретений

II опрытка

Опубликовано 30.12.81. бюллетень М 48

Дата опубликования описания ЗО . 12 .8) (53) УДК 628.517. . 4 (088. 8) П.В.Палкин, lO.М.Васильев, В.С.Ванаев и E.Ñ.Ïåòðàøêèí (22) Авторы изобретения

Специальное конструкторское бюро Всес центрального научно-исследовательск института охраны труда ВЦСПС (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО

ИМПЕДАНСА ОБЪЕКТОВ, ИМЕЮЩИХ СОБСТВЕННУЮ

ПОДВИИНОСТЬ

Изобретение относится к вибрационной технике и предназначено для измерения механического импеданса биологических объектов.

Известно устройство для измерения импеданса, содержащее регистратор модуля, последовательно соединенные акселерометр с интегрирующим предусилителем и последовательно соединенные генератор, усилитель мощности, вибратор, состоящии из корпуса, ч то электромагнита, жестко закрепленного в нем, подвижной части (вибростола), закрепленной в корпусе с помощью упругого подвеса, и катушки с обмоткой, IS расположенной между полюсами электромагнита, датчик силы, предусилитель, схему компенсации масс, ко второму входу которой подсоединен акселерометр и последовательно соединенные с генератором фазометр и регистратор фазы, кроме того, содержит двухлучевой осциллограф, один выход которого соединен с выходом интегрирующего предусилителя, второй вход соединен с выходом схемы компенсации масс, а выход соединен с,регистратором модуля, и датчик смещения, выход которого соединен с входом тензостанции 11).

Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная тем, что усилия, полностью передающиеся исследуемым объектом в процессе измерения на датчик силы, вызваны не только вибровозбуждением, но и усилиями от объекта, которые существуют независимо от вибровозбуждения. В случае измерения входного импеданса руки оператора таким усилием будет неравномерное нажатие на рукоят ку, имитирующую рукоятку инструмента.

От действия этой силы на выходе датчика силы возникает сигнал, который уменьшает точность измерения.

Цель изобретения - повышение точ ности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено последова894371

Формула изобретения тельно соединенными интегратором и схемой компенсации упругости, выход которой соединен с входами регистратора модуля и фазометра, второй вход с выходом схемы компенсации массы, а вход интегратора - с входом интегрирующего предусилителя, и датчик силы расположен между вибросто" лом и катушкой.

Кроме того, схема компенсации упругости выполнена в аиде последовательно соединенного инвертора, делителя и сумматора.

На фиг. 1 приведена схема устройства для измерения импеданса; на фиг.2— схема блока компенсации упругости.

Устройство содержит регистратор 1 модуля, последовательно соединенный акселерометр 2 с интегрирующим предусилителем 3. Устройство также содержит генератор 4, усилитель 5 мощности, вибратор, состоящий из корпуса б, электромагнита 7, жестко закрепленного в нем, вибростола 8, закрепленного в корпусе 6 с помощью упругого подвеса 9, и катушки l0 с обмоткой 11, расположенной между полюсами электромагнита 7. 8 состав устройства входят последовательно соединенные датчик

12 силы, расположенный между вжбростолом 8 и катушкой 10, предусилитель

13, схема 14 компенсации масс. Устройство содержит последовательно соединенные с генератором 4 фазометр и регистратор 16 фазы. Устройство также снабжено последовательно соединенными интегратором 17 и схемой 18 компенсации упругости. На вибростоле

8 закреплен переходник 19 с расположенным на нем объектом 20 измерения.

Схема компенсации упругости выполнена в виде последовательно соединенных инвертора 2 1, делителя 22 и сумматора 23.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 4 через усилитель 5 мощности возбуждает вибростол 8 на требуемой частоте. Расположенный на вибростоле 8 переходник 19 передает виброусилие на измеряемый объект 20.

Сигнал с датчика 12 силы и акселерометра 2 поступает в предусилители 3 и 13. На выходе интегрирующего предусилителя 3 с интегрированием образуется сигнал вибросилы, используемый на входе фазометра 15 и для управления генератором 4 с целью

5 о

15 о

25 эо

4о

50 поддержания постоянного уровня виброскорости переходника l9, а также для получения путем его интегрирования на интеграторе 17 сигнала вибросмещения вибростола 8. Датчик 12 помимо силы, вызванной взаимодействием измеряемого объекта 20 и переходника 19, измеряет силу, необходимую для приведения в движение всех движущихся масс, состоящих из переходника 19, акселерометра 2, вибростола 8, катушки 10, обмотки 11 и датчика 12, а также силу прогиба упругой подвески 9. Эти дополнительные составляющие исключены из общего сигнала для получения сигнала, соответствующего взаимодействию переходника 19 и измеряемого объекта 20.

Схема 14 компенсации масс вычитает из сигнала датчика 12 силы ту часть, кот ор ая выз в ан а при в еде ни ем в д вижение движущихся масс. Схема 18 компен" сации упругости вычитает из сигналя датчика 12 силу от прогиба упругого подвеса 9, которая пропорциональна величине смещения вибростола 8.Схема

18 компенсации упругости состоит из инвертора 21, делителя 22 и сумма" тора 23. На вход инвертора 21 поступает сигнал вибросмещения с интегра3 тора 17 и инвертируется,. а затем делится делителем 22. При помощи сумматора 23 из сигнала датчика 12 силы вычитается си гнал, пропорциональный силе, прогибающей упругий подвес 9.

После вычитания составляющих от движения масс и прогиба упругости подвеса с использованием соответственно схемы 14 компенсации масс и схемы 18 компенсации упругости из сигнала датчика 12 силы получаем сигнал, пропорциональный силе .взаимодействия руки и переходника, который используется для получения сигнала фазы на фазометре 15 с этого сигнала на регистраторе 16 фазы и для записи его уровня на регистраторе 1 уровня.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения импеданса биологических объектов за счет снижения влияния изменяющихся характеристик измеряемого объекта на импеданс объекта.

1. Устройство для измерения механического импеданса объектов, имею"

5 894371

ВНИИПИ

Тираж

L щих собст венную под вижност ь, содержащее регистратор модуля, последовательно соединенные генератор, усилитель мощности, вибратор, состоящий иэ корпуса, электромагнита, жестко закрепленного в нем, вибростола, закрепленного в корпусе с помощью упругого подвеса, и катушки с обмоткой, расположенной с поиощью упругого подвеса, и катушки с обмоткой, расположенной между полюсами электромагнита, датчик силы, предусилитель, схеиу компенсации масс, ко второму входу которой подсоединен акселероиетр, и последовательно соединенные с генератором фазоиетр и ре.гистратор фазы, о т л и ч а ю щ е е " с я тем, что, с целью повышения точности измерения,оно снабжено последо вательно соединенныии интегратором филиал Illlfl "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная,4 и схемой коипенсации упругости, выход которой соединен с входами регистратора модуля и фазометра, второй вход интегратора — с выходом схемы комS пенсации массы, а вход интеграторас выходом интегрирующего предусилителя, и датчик силы расположен между вибростолом и катушкой.

2. Устройство по и.1, о т л и "

1 ч а ю щ е е с я тем, что схема ком. пенсации упругости выполнена в виде последовательно соединенных инвертора, делителя и сумиатора.

М Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС, Сборник. M., Профиздат, 1976, жп. 101, с. 52-58

10 (прототип).