Датчик виброускорений

Изобретение относится к измерениараметров движения, в частности к тельно плжены отриопоры (кажущзультатенала о виимеется н тационарныи сигнал, функ вязанный с проекцией усилы тяжести на ось чувстви онально рения с датчика, что также ограни пазон измеряемых ускоретельн вает ди 20 НИй е Наиболее близким по сущности и достигаемымехническойрезультатам атчик вибр струнным датчикам виброускорении и может быть использовано для измерения параметров низкочастотных вибраций в промышленности и на транспорте.Известные струнные датчики ускорений 11 и 21 при измерениинизнечестотных виброускорений объектов с угловым перемещением основания относиоскости горизонта подвер 1цательному влиянию реакцииемуся ускорению) .В реэтого кроме полезного сигбрациях на выходе датчикаускорении, содержащии ин су, закрепленную в корпу вом биморфного пьезокера рциойную ма е посредст- мического кристалла и двух соосноных струн, блок поддержахающих колебаний струн иния частот колебаний 3 положе я незатулок сравнеНедостатком устройства также является. наличие дополнительной погрешности, обусловленной наличием паразнтного сигнала, функционально связанного с ускорением силы тяжести. Вследствие этого сужается и диапазон измерения виброускорений, так как биморфный элемент (исполнительное устройство канала компенсации) кроме инерционных сил, возникающих от вибрационных ускорений, компенсирует еще и составляющую силы тяжести инерционной массы, направленную по оси ыувствительности датчика, что равносильно в конечном итоге потере чувствительности датчика,1078 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 87Цель изобретения - повышение точности измерения вибрационных ускорений,Это достигается тем, что датчик снабжен усилителем с фильтром низких частот, вход которого подключенк вы. ходу блока сравнения, а выход - к одному из составных элементов биморфного кристалла, второй элемент которого соединен с выходом блока сравнения.На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема датчика виброускорений.Датчик содержит корпус 1, струнные резонаторы 2 и 3, инерционную массу 4, устройства возбуждения 5, 6 колебаний струнных резонаторов, блок сравнения 7, биморфный пьезокерамический кристалл, состоящий из двух со ставных элементов 8 и 9, усилитель 1 О и фильтр 1 низких частот. Выход блока сравнения 7 одновременно подключен к входу усилителя 10 и к одному из составных элементов 8 биморфного пьезокерамического кристалла (к его внешнему и внутреннему общему заземленному электродам) . Выход фильтра 11 подключен к второму составному элементу 9.Датчик работает, следующим образом.При отсутствии виброускорений и при нулевом угле отклонения оси чувствительности от плоскости горизонта собственные частоты резонаторов 2 и 3 равны,и выходное напряжение блока сравнения 7 равно нулю.Прн наличии ускорения а на инерционную массу 4 воздействует сила Г =ва, пытающаяся изогнуть элемент 9 биморфного пьезокерамического кристалла, в направлении, противоположном ускорению а. При этом собственные частоты резонаторов 2 и 3 изменяются, и на выходе блока сравнения 7 появится напряжение. Выходной сигнал с блока сравнения 7 с частотой, соответствующей частоте вибрационного ускорения а не пройдет через фильтр 11 низких частот с полосой пропускания 0 ( С ( 0,1 Гц, а поступит сразу на элемент 8 биморфного пьезокерамического кристалла. При этом биморфный пьезокерамический кристалл компенсирует инерционную силу Г =па.Таким образом в.работе задействован только один элемент 8 биморфного пьезокерамического кристалла, при этом сигнал с блока сравнения 7, поступающий на элемент 8, содержит в себе информацию об измеряемом вибрационном ускоренииПри изменении углового положенияоси чувствительности датчика в пространстве на инерционную массу 4 будет действовать составляющая силы тяжести, направленная по этой оси, Врезультате чего собственные частотырезонаторов 2 и 3 изменяются и на вы 1ходе блока сравнения 7 появится сигнал, который через фильтр 11 низкихчастот и усилитель 10 с коэффициентомусиления К поступит на другой элемент 9 биморфного пьеэокерамическогокристалла, и таким образом произойдеткомпенсация указанной составляющейсилы тяжести,Так как на выходе блока сравнения(выходе датчика) сигнал, функционально связанный с этой составляющей, будет по амплитуде примерно в К разменьше по сравнению с полезным сигналом при условии равенства амплитуды виброускорения и величины составляющей ускорения силы тяжести, Таким образом конструкция датчика позволяет существенно снизить погрешность, связанную. с наклонами основания, на котором установлен датчик,при этом диапазон измерения может бытьрасширен. Формула изобретения Датчик виброускорений, содержащийинерционную массу, закрепленную вкорпусе посредством биморфного пьезокерамического кристалла и двух соосно расположенных струн, блок поддержания незатухающих колебаний струни блок сравнения частот колебаний,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерениявибрационных ускорений, он снабженусилителем с фильтром низких частотвход которого подключен к выходу блока сравнения, а выход - к одному изсоставных элементов биморфного крисфталла, второй элемент которого соеди.нен с выходом блока сравнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции В 1344358,кл. С 01 Р 121.10.63.2. Патент США ф 3153351,кл. 73-497, 20.10.64.3. Авторское свидетельство СССРУ 637733, кл. С 01 Р 5/10, 23.11.78д. 4/5 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. ная, 4 аз 8428/1ВНИИПИпо д 11303 Тираж 910 Государственного ам изобретений и Москва, Ж, Ра Подписноомитета СССРоткрытий