Электрокинетический датчик параметров вибрации

(Ю (11) СОКИ СОВЕТСНИХеевеснеРЕСПУБЛИН 1 6 9/2 зЩ 1 6 01 Р 15/О УДЮфСТВЕНННЙ КОМИТЕТДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ СССРРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТОРСНОЬ ЬСТ(56) 1. Авторское свидетельство СССРЮ 640242, кл. 6 01 Р 15/08, 1977.2.Касимзаде М.С. и др. Электрокинетические преобразователи информации, М., 1973, с. 98-99.3. Авторское свидетеЛьство СССРР 504153, кл. 6 01 Р 15/00, 1974(54)(57) 1. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПАРАИЕРОЕ ЕИЕРАцИИ, содержащи заполненный рабочей жидкостью корпус,снабженную электродами преобразующуюперегородку, жестко закрепленнуюв корпусе и разделяющую его полостьна две камеры, и инерционный элементсвязанный упругими элементами с корпусом, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежностидатчика путем снижения ударной нагрузки на преобразующую перегородку инерционный элемент выполнен с.переменным сечением, расположен в одной из камер и посредством рабочей жидкости сообщен своими наибольшим и наименьшим сечениями с противополож" ными сторонами преобразующей перегородки.2. Датчик по п, 1, о т л и ч аю щ н й с я тем, что внутренняя поверхность инерцйоииого элемента выполнена в форме сужающейся от пористой перегородки воронки, наимень; шее сечение которой сообщается изолированным каналом с одной нз сторон. преобразующей перегородки,3. Датчик по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что инерционный племене выполнен в Форме реоынрню С щегося от преобразующей перегородки тела, наибольшее сечение которогоФ сообщается изолированным каналом с одной из сторон пористой перегородки. СРЦель изобретения - повышение надежности датчика путем снижения удар"Изобретение относится к электро-кинетическим преобразователям, которые могут быть использованы для измерения вибраций.Известен электрокинетический измеритель линейного ускорения представляющий собой корпус с жесткими торцовыми стенками, внутри которого помещена преобразующая перегородка, разделяющая полость корпуса на две камеры, каждая из которых имеет 10 электроды, рабочую жидкость, газовые объемы, ограничители перемещения газовых объемов, выполненные в виде пористых перегородок, при этом граница раздела жидкость - газ распбло жена в порах ограничителей перемещений 11. ной нагрузки на преобразующую перегородку.Поставленная цель достигается тем,что в электрокинетическом датчике,содержащем заполненный рабочей жидкостью корпус, снабженную электродами преобразующую перегородку, жесткозакрепленную в корпусе и разделяющуюего полость на две камеры, и инерционный элемент, связанный упругимиэлементами с корпусом, инерционныйэлемент. выполнен с переменным сечением, расположен в одной из камери посредством рабочей жидкости сообщен своими наибольшим и наименьшим сечениями с противоположными сторонами преобразующей перегородки.При этом внутренняя поверхность инерционного элемента выполнена в форме сужающейся от пористой перегородки воронки, наименьшее сечение которой сообщается изолированным каналом с,одной из сторон преобразующей перегородки.Кроме того, инерционный элемент выполнен в форме расширяющегося от преобразующей перегородки тела, наибольшее сечение которого сообщается изолированным каналом с одной из сторон пористой перегородки.На фиг. 1 изображен датчик с одним вариантом выполнения инерционного элемента," на фиг, 2 - другой вариант выполнения инерционного элемента. Электрокинетический датчик вибраций содержит герметичный корпус 1 с жесткими стенками, заполненный рабочей жидкостью, например ацетоном. Внутри корпуса жестко закреплена преобразующая пористая перегородка 2 с электродами 3. Перегородка 2 делит полость корпуса на две камеры 4 и 5, В камере 5 помещен инерционный элемент б переменного внутреннего фиг, 1 ) и внешнегофиг. 2 ) поперечного сечения, связанный с корпусом 1 упругими элементами 7.Одна сторона преобразующей перегородки сообщена с широким сечением, а другая - с узким, причем, когда узкое сечение расположено внутри инерционного элемента фиг. 1), сообщение осуществлено посредством трубы 8, узкое сечение рабочей жидкости в датчике фиг. 2) образовано внутренней поверхностью корпуса 1 и наибольшим внешним сечением инерционного элемента, Оно сообщено со стороной перегородки цилиндрическим каналом 9.Предлагаемый датчик работает следующим образом.Вибрационные ускорения, направленные вдоль оси датчика, вызывают Недостатком такого измерителя линейных ускорений является сложностьизготовления и ограниченность применения из-за узкого частотного диа,пазона измеряемых ускорений.Известны электрокинетические измерители вибрации, в которых электрический сигнал возникает при перемещениях жидкости относительно пористой преобразующей, перегородки из-за инерции массы самой жидкости, находящейся между преобразующей перего родкой и упругой мембраной, В ряде случаев последняя жестко соединяется с дополнительной инерционной массой. При этом электрокинетическая ячейка либо вибрирует вместе с корпусом, либо неподвижна и перепад давления 35 на преобразующей перегородке создается вибрацией инерционной массы, жестко связанной с упругой мембра, ной 2 Д.Наиболее близким по технической 4 О сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является электрокинетический датчик, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус, снабженную электродами преобра зующую перегородку, жестко закрепленную в корпусе и разделяющую его полость на две камеры, и инерционный элемент, связанный упругими элементами с корпусом 3 ).Рассмотренные конструкции имеют существенный общий недостаток, связанный с тем, что при увеличении линейных ускорений значительно повышается ударная гидравлическая нагрузка на преобразующую перегородку, что 55 может вызвать ее механическое разрушение, так как она чаще всего изготавливается из хрупких материалов - стекла, керамики и пр.Отмеченный недостаток снижает 60 надежность таких датчиков при их использовании для измерения повышенных вибраций и приводит к ограничению верхнего диапазона измеряемых ускорений. 651007020 10 аказ 2130/68 Тираж 871 Подписное НИИП иал ППП "Патентф,г.ужгород,ул.Проектная,4 возвратно-поступательное движениеинерционного элемента б, при смещении которого рабочая жидкость перетекает через узкое сечение. Скорость течения жидкости в узком сечении выае, а давление ниже чем вшироком сечении, в соответствии суравнением Бернулли дЧ 2- +Юд 2+ = 0,6 Р Р- массовый расход жидкости 15в сечении),д 2 - расстояние между сечениями;Р - плотность жидкости.Перепад давления (дР) возникающий в узком сечении, ежесекционнопередается по трубе 8 датчика (фиг.1)или по цилиндрическому каналу 9 датчика (фиг. 2 ) и одной из сторон преобразующей перегородки, 25Эначение ЬР,возрастает от нуля домаксимума:, что вызывает пульсирующийодносторонний переток рабочей жидкости через преобразующую перегород,ку и соответственно появление на выходе датчика электрического сигналаЗОпостоянной полярности.Величина д Р зависит от разностискоростей движения жидкости ЬЧ в различных сечениях и определяет массовый расход жидкости (ц) через пре.образующую перегородку 2.Этот расход можно определить,зная величину гидродинамического сопротивления преобразующей перегородки (й .) из формулы Природа материала преобразующей, перегородки, ее пористость и геометрические размеры, а также состав и природа компонентов рабочей жидкости выбираются с учетом конкретных требований, предъявляемых к датчику, его назначению, чувствительности, динамическому и частотному диапазонам измеряемых .вибраций.Предлагаемый электрокинетический датчик вибраций по сравнению с известными конструкциями обладает следующими преимуществами: перепад давления на сторонах преобразующей перегородки возникает при вибрации инерционной массы переменного сечения за счет эффекта эжекции 1 использование в предлагаемой конструкции эффекта эжекции не требует нали,чия столба жидкости между Корпусом или упругой мембраной и преобразующей перегородкой и тем более.отпадает необходимость в дополнительной инерционной: массе," отсутствие значительного объема жидкости у преобразующей перегородки не вызывает при высоких линейных ускорениях появления повышенных ударных гидравлических нагрузок и повышаетнадежность таких датчиков при использовании их для измерений высоких ударных вибраций, а также расширяет верхний диапазон измеряеьых ими ускорений.