Сейсмический вибродатчик

201 6 УУ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик/"эГк-,. , висимое от авт, свидетельстваКл, 42 с 66 ( 107490926 Заявлено 29.11 Г Комитет по делам ПК 6 01 с всбретений и атнрц при Совете ИиниотрСССР УДК Бэ 0.340.19(088,8) Опубликовано 967, БюллетеньДата опубликования описания 28.Х 1,1967 Авторизобретения ик Институт автоматик Заявител электрометрии Сибирского отделениядемин наук СССР ИСМИЧЕСКИ РОДАТЧИК полюсны ми на балластной м сейсмической х рого закона Н образом конечниками ссой 4. Урав ассы можно н ьютона запис и тяжелои движенияовании вто- следующим гениеа оснать Рж,1 я и в 5где коэффициент демп выталкивающая обусловленная воз ления в жидкости движении корпуса ирования, сила жидкости, икновением давпри ускоренном с присоединением заявкиПриоритет Изобретение относится к измерительной технике и предназначается для измерения больших механических колебаний (вибраций), например исследования качки морских транспортных средств.В настоящее время известны устройства для измерения больших колебаний, основанные на принципе либо частично уравновешенного маятника, либо акселерометра с двойным интегрированием, Недостатком первых является большая чувствительность к угловым колебаниям, недостатком вторых - малая чувствительность в широком диапазоне частот, Названных недостатков лишены сейсмические вибродатчики, работающие в режиме виброметра.Однако амплитуда измеряемых колебаний в этих датчиках ограничивается величиной свободного хода сейсмической массы,Предложенный датчик имеет все достоинства сейсмического виброметра, но в то же время позволяет измерять большие виброперемещения благодаря тому, что заполнение датчика жидкостью, имеющей плотность. олизкую к средней плотности сейсмической массы, уменьшает перемещение последней относительно корпуса.Конструкция датчика показана на чертеке, Сейсмическая масса образуется постоянным магнитом 1 с жестко укрепленными на нем где пг - сеисмическая масса;х - смещение массы в инерциальнойсистеме координат;ХР - сумма сил, действующих на массу,которая в данном случае склады.вается из следующих составляющих:Рс + Рл+где Р, - сила противодейств 1 ружин, раная Р, = - су;где с - жесткость, пружины;у - перемещение сейсмической массыотносительно корпуса.л - сила демпфирования, равная Р=ггЖ20 25 Зо 11 а основе закона Архимеда можно получить: где и - масса жидкости, которая вытесняется объемом сейсмической массы;- перемещение корпуса датчика винерциальной системе координат.Подставляя все выражения для сил в исходное уравнение и учитывая, что х = и - , получим:ьг -- -+ /г - + су = (и - агж) . (2) В режиме виброметра (на частотах выше резонанса датчика) относительное перемещение, найденное из дифференциального уравнения (2), может быть выражено:г - ,к Г 1 оследпее выражение показывает, что, выбирая аг близким к т, можно осуществлять масштабирование - уменьшеппе у по сравнению с с, Так, например, еслп требуется произвести масштабнрованнс в Уг раз,А= -У то необходимо принятьйт= и так, например, если в качестве жидкости выбрать ртуть с удельным весом р= 13,6, а основой сейсмической массы выбрать постоянный магнит из сплава магнико с удельным весом р, =- 7,8 и полюсные наконечники из армко с удельным весом р.=7,8, то для уравновешивания (приближения т к тж) необходимо использовать дополнительное балластное тело из тяжелого материала, например, вольфрама - с удельным весом рз -- 19,3.Таким путем можно осуществить масштабирование относительного перемещения сейсмической массы, что позволяет производить измерение больших вибрационных перемещений датчиками малого размера.Однако необходимо учесть, что плотность любой жидкости изменяется при изменении температуры сильнее, чем плотность твердых 35 40 45 50 тел, использемьгх в. качестве ссйсмической массы. Так, для ртути температурный коэффициент плотности равен К - 1,8 10 4 --1град ф в то время как у твердых тел этот коэффициент в несколько десятков раз меньше, Чтобы сохранить неизменным отношение т/т,необходимо принять специальные меры.В качестве таких мер предлагается жестко укрепить на сейсмической массе два сосуда сильфонного типа 5 и 6 (два взяты для симметрии, принципиально мокно обойтись одним сосудом), заполненные жидкостью с болыннм температурным коэффициентом плотности, например, ацетоном К =1= 14,310 4 или эфиром К = 1 б,3 Если объемы компенсирующих сосудов 5 и 6 подобрать так, чтобы компенсация осуществлялась с точностью не менее 1%, что экспе. рнментально достигнуть сравнительно легко, то, как нетрудно видеть из приведенных цифр, при масштабировании в 1000 раз с погрешностью 10% можно проводить измерения в температурном диапазоне + 50 С. Технически осуществима еще более точная компенсация. Предмет изобретения1. Сейсмический вибродатчик, содержащий герметически закрытый корпус, заполненный демпфирующей жидкостью и сейсмическую массу на пружинах, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов измеряемых амплитуд виброперемещений, в нем на сейсмической массе укреплена дополнительная балластная масса из материала с большим удельным весом так, чтобы вес сейсмической массы стал равен весу жидкости, вытесненной при ее погружении.2. Вибродатчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения температурного влияния на измерения виброперемещений, в мем на сейсмической массе укреплены один или несколько сильфонных сосудов с жидкостью, имеющей температурный коэффициент расширения во столько раз больший температурного коэффициента демпфирующей жидкости, во сколько раз объем этих сосудов меньше всего объема сейсмической массы.Составитель Ю. Р. Дадерко едактор А. А, Эйдис Техред А, А. Камышиикова Корректоры: Е, Н. Гудзова н С. А. Башлыкова Заказ 3632/ 2 Тнрагк 535 ПодписноеЦНИЛП 1 Л Комитета по делам изобретений н откоытий прн Совете Министров СССРМосква, Центр, пр. Серова, д. 4Типография, пр. Сапунова, 2