Частотный датчик виброускорений

ОП И САНИ Е и 900191ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветсиикСоцивлистическикРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 21. 04.80 (21). 2932547/1 8-10с присоединением заявки РЙ -йо делам нзобретеннй и открытнйОпубликовано 23,01,82. Бюллетень ле 3 Дата опубликования описания 23.01.82(72) Авторы изобретения Г. С, Алексеев, Р.И. Королева, В.А. Павленко В.Е. Сенкевич 1) Заявител ковский ордена Трудовог институт) ЧАСТОТНЬШ ДАТЧИК ВИБРОУСКОРЕНИЙ которого соединен с пламорфного элемента Щ .Недостатком датчиканосительно низкая чувстпри измерении инфранизкускорений в условиях выных вибрационных перегртого, в таких условияхся невозможным исследовмощью датчика спектра чряемых виброускорений,стин является от вительностьих вибросокочастот узок, Кроме оказывает- ание с поастот изметч ом,ченби"а Изобретение относится к измерению параметров вибраций, в частности к струнным измерителям низкочастотных виброускорений, и может быть использовано для анализа спектра инФранизкой частоты различных машин и механизмов.Известны устройства для измерения параметров вибраций 1,11 и 12 .Однако устройства не позволяют получить достоверную информацию в широком спектре частот вибраций при наличии высокочастотных перегрузок.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является частотный датчик виброускорений, содержащий инерционную массу, закрепленную в корпусе на упругом подвесе в виде биморфного пьезокерамического элемента, струнные автогенераторы, вклю. ченные дифференциально, и блок сравнения частот автогенераторов, выход Цель изобретения - повышени селективной чувствительности д ка в условиях повышенного уров помех. Поставленная цель достигает тем, что датчик снабжен послед вательно соединенными полосовы 20 фильтром, усилителем и инверто при этом выход инвертора подкл к одному из внешних электродов морфного элемента, а выход бло сравнения - ко входу полосового5055 фильтра и к другому внешнему электроду.На чертеже представлена упрощенная функциональная схема частотного датчика виброускорений.Устройство содержит корпус 1, два струнных резонатора 2 и 3, соединяющих инерционную массу 4 с корпусом 1, автогенераторы 5 и 6 возбуждения струнных резонаторов 2 и 3 Выходы автогенераторов 5 и 6 соединены со входами блока 7 сравнения, выход которого соединен с внеш" ним электродом 8 биморфного пьезокерамического кристалла 9 и входом полосового Фильтра 10, последовательно соединенного с усилителем 11 и инвертором 12. Выход инвертора 12 соединен с противоположным внешним электродом 13 биморфного пьезокерамического кристалла 9. Блок 7 сравнения представляет собой фазовый детектор, вырабатывающий сигнал, пропорциональный по амплитуде разности Фаз, поступающих на него с автогенераторов 5 и 6 цастотных сигналов.1 Частотый датчик виброускоренийработает следующим образом,При отсутствии виброускоренийсобственные частоты резонаторов 2и 3 равны и выходное напряжение блока 7 сравнения равно нулю. При возникновении виброускорений на инерционную массу 4 действует инерционная сила, изгибающая биморфныйкристалл 9 в направлении, противоположном ускорению. В этот моментсобственные частоты резонаторов2 и 3 начинают изменяться и навыходе блока 7 сравнения появляетсянапряжение. При отсутствии в анализируемом спектре виброускорений састотой, равной частоте Г,настройкиильтра 10, сигнал с блока 7 сравнения не проходит через полосовойфильтр 10 и поступает только на внешний электрод 8 биморфного кристал"ла 9, в результате чего биморфныйкристалл 9 воздействует на инерционную массу 4, компенсируя инерционную силу от виброускорения, т.е.имеет место отрицательная обратнаясвязь. При этом выходной сигнал сблока 7 сравнения несет в себе информацию о текущем суммарном знацении виброускорения,5 10 15 20 25 ЗО 35 40 1 4При появлении в анализируемом спектре вибраций в частотой, равной частоте 6 р настройки полосового фильтра 10, сигнал с этой частотой проходит по цепочке: полосовой Фильтр 10 " усилитель 11 - инвертор 12 и поступает на другой внешний электрод 13 биморфного пьезокерамического кристалла 9, в результате чего биморфный пьезокерамический кристалл 9 стремится сдвинуть инерционную массу 4 в ту же сторону, что и виброускорение на частоте Г.Таким образом, в устройстве появляется положительная обратная связь на частоте Г . Это приводит к резкому увеличению амплитуды напряжения с частотой Гф на выходе блока 7 сравнения, что аналогично увеличению выходного сигнала датцика с резонансным элементом при совпадении его собственной частоты с частотой вибраций. Увеличение амплитуды напряжения зависит от соотношения глубин положительной и отрицательной обратных связей, причем коэффициент усиления усилителя 11 подбирается таким образом,чтобы глубина отрицательной обратной связи была большей, т.е. коэффициент усиления усилителя 11 К ( 1, Выходным сигналом датчика служит амплитуда напряжения на выходе инвертора 12, Функционально связанная с амплитудой виброускоре" ния на частоте Гь.Изобретение позволяет повысить точность измерения виброускорения в заданном участке спектра при высоком уровне помех на других частотах, при этом селективная чувствительность устройства повышается в 1/1-К раз.Формула изобретенияЧастотный датчик виброускоре" ний, содержащий инерционную массу, закрепленную в корпусе на упру" гом подвесе в виде биморфного пьезо" керамического элемента, струнные автогенераторы, включенные диффе" ренциально, и блок сравнения частот автогенераторов, выход которого соединен с электродами биморфного элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения селективной чувствительности датчика в усло" виях повышенного уровня помех, он6свидетельство СССР01 Р 15/10, 29.04.67. свидетельство СССР6 О 1 Р 15/10,Составитель К.Лукомскийобкова . Техред А.Бабйнец Корректор А.ференц акто Подпо комитета СССРи открытийРаушская наб., д. 73/61 Тираж 882 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Москва, М,аказ 1 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 5снабжен последовательно соединенными полосовым фильтром, усилителем и инвертором, при этом выход инвертора подключен к одному из внешних электродов биморфного элемента, а выход блока сравнения " ко входу полосового фильтра и к другому внешнему электроду.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 900191 1. Авторское И 221401, кл. с 2. Авторское 5 И 484466, кл. 02.06.72.