Способ контроля качества закрепления электроакустических преобразователей

ичес млб,о, отер ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик 1 ц 736386) Авторизобретени М. Тимофее 71) Заявитель КАЧЕСТВА ЗАКРЕПЛЕНИЯХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 2 и невозможность его автоловленные тем, что сравненпараметра.Цель изобретения - упрощение проц дуры контроля.Поставленная цель достигается за того, что из отклика контролируемог образователя на электрические импуль буждения выделяют спектральную с ляющую с частотой установочного резо этого преобразователя, уровень которо нивают с уровнем спектральной соста щей эталона на частоте его установо резонанса, а о качестве закрепления к лируемого преобразователя судят по ности вышеуказанных уровней. матизации, обус ию подлежат дв сче о пресы воз- оставнанса й срав- вляючного онтро- разНа фиг. 1 из тудно-частотных рийно выпускае различных момен схема устройства мый способ; на ф мы, поясняющие При закрепле екте образуется кая система (сиспособ акусй на вате- дения 54) СПОСОБ КОНТРО ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕ Изобретение относится к технике измерения параметров электроакустических преобразователей и может быть применено в измерительных устройствах и системах, использующих эти преобразователи для контроля их качества закрепления.Известны способы контроля качества закрепления пьезоэлектрических преобразователей, по которым возбуждение контролируемого преобразователя осуществляется подачей напряжения на его рабочие пьезоэлементы, а о качестве закрепления судят по амплитуде выходного сигнала дополнительного преобразователя, установленного на этом же объекте 1.Наличие дополнительного преобразователя, установленного на объекте, является недостатком способа.Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является с контроля качества закрепления электро тических преобразователей, основаннь сравнении спектра отклика преобразо ля на электрический импульс возбуж со спектром эталона 2.Недостатками этого способа являются сложность контроля качества закрепления бражено семейство амплихарактеристик (АЦХ) сеого преобразователя при тах закрепления; на фиг. 2 реализующего предлагаеиг. 3 - временные диаграмработу устройства.ии преобразователя на объболее сложная механичестема объект-преобразова 736386тель), обладающая новыми резонансными свойствами,Изображенное на фиг. 1 семейство кривых 1 - 6 получено в результате спектрального анализа отклика преобразователя на возбуждение в виде последовательности видеоимпульсов амплитудой 100 В, длительностью 3 мкс, следующих с периодом повторения, равным Тповт. = 1 мс, которые подавались непосредственно на рабочие пьезоэлементы. По оси ординат отложены выходные показания анализатора спектра 1)лп. Криваяявляется амплитудно-частотной характеристикой незакрепленного преобразователя, кривые 2-6 получены при закреплениях, равных 0,2; 0,4; 0,6; 0,9 и 1 от номинального. Зарепление преобразователя осушествлялось на стальной плите с помощью момент- ного ключа (преобразователь крепится на объекте с помощью хвостовика с резьбой).При закреплении преобразователя в его амплитудно-частотной характеристике возникает новый резонанс, частота и максимальная амплитуда которого с увеличением жесткости закрепления увеличиваются, Г 1 оявление этого резонанса связано с возникновением системы объект-преобразователь. По этой причине он носит название установочного. Его частота 1 ут.ре. всегда меньше частоты первого резонанса АЧХ незакрепленного преобразователя. Максимумы прочих резонансов, вызванных механическими свойствами самого преобразователя, имеют тенденцию уменьшаться, поскольку объект оказывает на преобразователь демпфирующее действие. Однако увеличение максимума установочного резонанса происходит более заметно, чем уменьшение прочих спектральных составляющих АЧХ преобразователя. Плоский начальный участок амплитудно-частотной характеристики претерпевает лишь весьма незначительные изменения.Характер зависимости величины контактной жесткости от усилия поджатия почти линеен, а само усилие поджатия линейно связано с величиной момента закрепления М элкр Таким образом, изменение контактной жесткости оказывает значительное влияние на уровень той спектральной составляющей АЧХ преобразователя, которая соответствует частоте его установочного резонанса. Кроме того, с увеличением жесткости уровень этой спектральной составляющей увеличивается, в то время как максимумы прочих резонансов уменьшаются. При полном нарушении контакта преобразователя с объектом установочный резонанс исчезает (прочие резонансы имеют место при любых жесткостях, поскольку они вызваны свойствами самого преобразователя) .По этим причинам достоверность контроля качества закрепления по уровню спектральной составляющей, соответствующей частоте установочного резонанса преобразои зз ао и юо 55 вятел 51 1 уст,)5 е., оказывается не меньше, чем при контроле по его АЧХ, однако сама процедура контроля значительно упрощается и может быть автоматизирована.Устройство, с помощью которого возможна автоматическая оценка качества закрепления преобразователей, включает генератор видеоимпульсов, выход которого посредством коммутатора 8 имеет возможность поочередно подключаться к контролируемому преобразователю 9, установленному на объекте 10, и к образцовому преобразователю 11, установленному на имитаторе объекта 12.К контролируемому преобразователю 9 подключена цепь, состоя 1 цая из последовательно соединенных схемы селекции отклика 13, перестраиваемого фильтра 14 и детектора 15.К образцовому преобразователю 11 подключается цепь, состоящая из последовательно соединенных схемы селекции отклика 16, фильтра 17, настроенного на частоту установочного резонанса образцового преобразователя 11, и детектора 18. Выходы детекторов 15 и 18 подключены к входам амплитудного дискриминатора 19. Образцовый преобразователь аналогичен контролируемому и закреплен на имитаторе объекта с той же жесткостью, что и контролируемый на объекте. Имитатор объекта выполнен из того же материала, что и объект в форме куба или цилиндра, имеющего высоту, равную диаметру, массой в 5 - 1 О раз превышающей массу образцового преобразователя.Поскольку при возбуждении преобразователя электрическими импульсами в колебательное движение приводится лишь незначительный участок объекта, непосредственно примыкающий к поеобразователю, указанной массы вполне достаточно для имитации объекта.Материал имитатора должен иметь такие же физико-механические характеристики, что и материал объекта (вид и глубина термообработки и т.д.), а поверхность закрепления должна быть выполнена по техническим условиям для данного типа преобразователей.На группу закрепленных на объекте однотипных преобразователей, качество закрепления которых должно контролироваться, требуется только один образцовый, который вместе с имитатором может быть расположен в любом месте, например встроен в корпус устройства контроля качества закрепления.Устройство работает следующим образом.Генератор 7 формирует электрическиевидеоимпульсы. Период повторения Тповт таков, что к моменту начала формирования следующего импульса успевает закончиться перехо ",ный процесс (отклик ), обусловлен 736386ный действием предыдущего импульса. Поочередное подключение к генератору контролируемого и образцового преобразователей обеспечивает полную эквивалентность их возбуждений. Таким образом, на выходе генератора будут присутствовать импульсы возбуждения и следующие после их окончаний отклики преобразователей 9 и 11 (фиг. З,а). Причем отклики контролируемого будут чередоваться с откликами образцового. Работа генератораи коммутатора 8 согласована так, что момент переключения коммутатора на некоторое время (удд, равное, например, длительности импульса возбуждения, упреждает начало формирования этого импульса.Графики б и в поясняют работу контактов коммутатора 8. На входе схемы селекции 13 присутствуют импульсы возбуждения с откликами контролируемого преобразователя, в то время как на входе схемы селекции 16 - импульсы с откликами образцового (см. фиг. 3 г, д). Схемы селекции 13 и 16 выделяют и усиливают отклики соответствующих преобразователей (см. фиг, 3 е и ж). Выделенные фильтрами 4 и 17 напряжения детектируются детекторами 15 и 18 и подаются на амплитудный дискриминатор 19,Выходные напряжения детекторов 15 и 18 пропорциональны уровням спектральных составляющих откликов соответствующих преобразователей. Поскольку контролируемый и образцовый преобразователи однотипны и закреплены с одинаковой жесткостью, спектры их откликов будут одинаковы, а выходные напряжения детекторов 15 и 18 равны. Основным источником нарушения жесткости закрепления является вибрационное или ударное воздействие. Такому воздействию подвержен только контролируемый преобразователь, поскольку имитатор объекта не связан с объектом. Энергия же колебаний, возникающих при преобразовании электрического импульса в механический мала и не вызывает нарушения жесткости закрепления. Имитатор вместе с закрепленным на нем образцовым преобразователем выполняет в устройстве роль образцовой жесткости, с которой сравнивается жесткость контролируемого преобразователя. Операция сравнения осуществляется с помощью амплитудного дискриминатора, который выдает сигнал неисправности при уменьшении жесткости контролируемого преобразователя до величины менее допустимой.Фильтр 14 должен перестраиваться в диапазоне, в котором возможно изменение частоты 1 уст,ре. для данного типа преобразователей. При контроле качества закрепления следует найти частоту, на которой выходное напряжение этого фильтра принимает максимальное значение. Это напряжение детектируется и подается на амплитудный дис криминатор. При автоматическом контроледетектор 15 должен запоминать максимальное значение напряжения на нем. Перед осуществлением операции контроля напряжение на детекторе 15 от предыдущего измерения должно быть сброшено.Устройство может быть использовано вкачестве индикатора жесткости закрепления при установке преобразователей на объекте или градуировочной установке, обеспечивая идентичность закреплений.то Использование не связанного с объектомобразцового преобразователя повышает надежность способа, поскольку этот преобразователь не подвергается со стороны объекта никаким воздействиям.25Формула изобретения Способ контроля качества закрепленияэлектроакустических преобразователей, осзо нованный на сравнении спектра отклика преобразователя на электрический импульс возбуждения со спектром эталона, отличающийся тем, что, с целью упрошения процедурыконтроля, из отклика контролируемого преобразователя выделяют спектральную составляющую с частотой его установочного резонанса, уровень которой сравнивают с уровнем спектральной составляющей эталона начастоте его установочного резонанса, а о качестве закрепления контролируемого преоб 4 о,разователя судят по разности вышеуказанных уровней.Источники информации,принятые во внимание нри экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 437923, кл. б 01 Н 3/00, 19;2,4 2. Тимофеев В. М. Аппаратура для дистанционного контроля жесткости закрепления пьезоэлектрических измерительных преобразователей. М., Сб. Вибрационная техника, МДНТП, 1972, с. 893 (прототип).емчи Редактор Т. ИвановаЗаказ 2450/48ЦНИИП по делам13035, Москва,лиал ППП Пате Составитель ВТехред К. ШуфриТираж 729арственного комизобретений и о,Ж - 35, Раушскат, г. Ужгород,Пироговч КорректорПодписноенгета СССРткрытийя на 6., д. 4/5ул. Проектная, 4