Датчик вибрации

О П И С А Н И Е 11940072ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсинкСоцналнстнчесинкРеспублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 22. 08,80 (21) 2979668/18-10 з С 01 Р 15/08 с присоединением заявки РЙ 3 Ьеударетеаянмй квннтет СССР в аеам язобретеннй и открытнй(7) Заявитель 1,54) ДАТЧИК ВИБРАЦИИ 15 1Изобретение относится к виброметрии и может быть использовано при из. мерении параметров колебаний транспортных средств грунта, сооружений и т.п.Известны датчики вибрации инерционного действия, содержащие корпус, инерционный элемент, соединенный с корпусом посредством пружины, упругий элемент, концы которого закреплены на корпусе, а центр соединен с инерционным элементом, электро- механические преобразователи деформации, выполненные в виде тензоэлементов, наклеенных на упругий элемент 11.Недостатком таких датчиков явля ется невозможность существенного уменьшения собственной частоты без снижения надежности. Это обуслов лена закреплением инерционной массы непосредственно на упругом элементе и наличием пружины, соединяющей корпус с инерционным элементом. Известен также ускорениемер, содержащий корпус, инерционный элемент, выполненный как одно целое с корпусом и соединенный с ним посредством упругого перешейка, служащего осью вращения инерционного элемента,упругий элемент, концы которого закреплены в корпусе, а центр скреплен с инерционным элементом, и электромеханические преобразователи деформации упругого элемента, выполненные в виде тензоэлементов, наклеенных на упругий элемент, Упругий перешеек введен для ограничения излишних степеней свободы инерционного элемента 1 2 1.Соединение инерционного элемента с корпусом посредством гибкого перешейка вызывает поглощение ускорения и значительно снижает чувствительность ускорениемера.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяакселерометр, содержащий корпус, сей 94 ОО 723 6 И 26 2 36 35 40 смомассу, упругий элемент в виде вертикальной консоли соединеиной с преобразователем 3Недостаток акселерометра заключается в том, что инерционный элемент прикреплен к консоли и оказывается подвешенным на упругом элемейте в положении устойчивого равновесия, Это увеличивает собственную частоту колебательной системы и период затухания колебаний инерционной массы и приводит к снижению его чувствительности в области низких частот. Введение компенсатора для гашения собственных колебаний инер" ционной массы и частичной разгрузки упругого элемента также снижает чувствительность акселерометра, так как значительная часть момента инерции при измерении вибрации расходуется на его деформацию.Цель изобретения - уменьшение собственной частоты колебательной системы, увеличение коэффициента преобразования датчика.Поставленная цель достигается тем, что сейсмомасса одним из торцов установлена на нижнем конце вертикаль" ной консоли с воаможностью свободного перемещения относительно .нее, а противоположным торцом - на основа" нии корпуса в опоре качания.На чертеже схематично показан датчик вибрации.Датчик состоит из корпуса ,ограничителя 2 хода вверх инерционного элемента, крестовны 3, на которой закреплены пьезоэлементы 4, верти" кальной консоли 5, закрепленной в центре крестовины, шарнира 6, выполненного в виде кольца, инерционного элемента 7, установленного на керне 8 в опоре на основании корпуса,Датчик работает следующим образом.В статическом положении;верхний конец вертикальной консоли 5 жестко соединен с центром крестовины 3 на которой наклеены пьезоэлементы 4, а нижний конец консоли 5 находится в углублении инерционного элемента и по периметру соприкасается с кольцом 6, удерживая инерционный элемент 7 в положении .неустойчивого равновесия, близком к вертикальному.Нижняя часть инерционного элемента через керн 8 упирается в опору радиально-упорного типа на основании корпуса. При этом крестовина 3 и наклеенные на ней пьезоэлементы 4 полностью. разгружены в вертикальном направлении, а горизонтальная составляющая, образованная собственным весом инерционного элемента в результате небольшого отклонения его от вертикальной оси, компенсируется засчет незначительной деформации крестовины 3 упругого элемента.При наличии горизонтальных илиугловых колебаний корпус датчикаприобретает ускорение, которое через нижний конец вертикальной консоли 5 и кольцо б шарнира передается инерционному элементу 7. Известно, что для выведения тела из положениянеустойчивого равновесия достаточномалейшего усилия. Получив такое воз"действие, инерционный элемент 7 стремится перейти в положение устойчи" вого равновесия, наклоняется, вращаясь на керне 8, опирающемся в основание корпуса, и увлекает за собой нижними конец консоли 5. Это приводитк повороту верхнего конца консоли вокруг центра вращения в месте ее закрепления на крестовине 3. Упругий элемент крестовины и закрепленные на нем пьезоэлементы деформируются.Наклон инерционного элемента приводит к смещению проекции центра тяжести на горизонтальную плоскость и создает момент силы, который нарастает помере удаления центра тяжести от вертикальной оси, проходящей через точку опоры инерционного элемента, а это увеличивает деформацию пьезоэлементов, обеспечивая высокую чувствительность и максимально возможный диапазон напряжения сигнала датчика,По мере увеличения изгиба упругого элемента и пьезоэлементов их сопротивление деформации возрастает и при достижении равенства силдеформации упругого элемента и момента силы инерционного элемента наклон последнего прекращается и он с помощью вертикальной консоли 5 возвращается в исходное положениеПри этом равенство взаимодействующих сил упругого элемента и инерционного элемента сохраняется, взаимно убывая,. вплогь до установки его в вертикальное положение, что почти полностью исключает появление собственной частоты, колебательной сис темы датчика.940072 6ной системы и увеличения коэффициента преобразования датчика, сейсмомасса одним из торцов установлена нанижнем конце вертикальной консоли с5 воэможностью перемещения относительно нее, а противоположным торцомна основании корпусв в опоре качания,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе формула изобретения Датчик вибрации, содержащий кор.- пус, сейсмомассу, упругий элемент в виде вертикальной консоли, соединенной с преобразователем, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения собственной частоты колебательСоставитель Н. Мараховскаяедактор С. Юско Техред М.Гергель Корректор М. Демчик Заказ 4659/66 Тираж 887 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раушскное Подпета СССРкрытийя наб., д,4/5 илиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная,Во избежание поломки пьезоэлементов при сильных толчках или случайных падениях датчика деформация упругого элемента ограничивается величиной зазора между корпусом и инерционным элементом и ограничителем хода инерционного элемента . вверх,1-. Ворши Ю. В. Оиброметрия. Н.,Машгиз., 1963, с.553 фиг.14, Збб.2. Измерение напряжений и усилийв деталях машин. Сборник.М Иав"гиз, 1955, с. 101- 130, фиг. 16 б.3. Авторское свидетельство СССРМ 419827, кл. С 01 Р 15/08, 1974