Устройство для воспроизведения гармонических колебаний Советский патент 1984 года по МПК G01P21/00 H01G9/22 

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью регулирования частоты колебаний, на наружной поверхности сильфонов размещены выступы, один из которых соединен с кронштейном,а на одной из платформ установлена дополнительная масса.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е ее я тем, что корпус возбудителя снабжен термокомпенсиругадим сильфоном, гидравлически соединенным с внутренней полостью сильфонов.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗ ВЕДЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащее колебательную систему, платформу и заполненньагй бинарным раство- ; ром возбудитель колебаний с размещен: ным в нем нечетным количестве электродов чередуклдейся полярности, соединенных с высоковольтным источником постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности воспроизводимых колебаний и расширения области применения за счет обеспечения возможности генерирования колебаний независимо от ориентации возбудителя в пространстве , колебательная система выполнена в виде заполненных бинарным раствором двух сильфонов, на внешних торцах которых установлены платформы, жестко связанные между собой кронштейном, а внутренние торцы сильфонов соединены между собой герметично через возбудитель колебаний, выполнен- .j ный в виде диэлектрической проточной § трубы с установленными в ней электродами и закрепленной жестко на не- J подвижном основании. . 4 CX) СД

1

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к стендам воспроизведения механических колебаний для градуирования низкочастотных акселерометров и вибропреобразователей, и может быть использовано в различных областях .народного хозяйства, .

Известна вибрационная электродинамическая установка, представляющая собой платформу, размещенную на стержне. На концах стержня, подвешенного- в корпусе на плоских пружинах, закреплены катушки, которые находят- , ся в поле электромагнитов постоянного тока и представляют собой систему возбуждения гармонических колебаний. а корпусе вибрационной установки размещен прибор для измерения амплитуды перемещений платфорр tl ..

Однако данная электродинамическая установка имеет значительную погрешность и ограниченный диапазон воспроизведения низкочастотных колебаний в ввиду технической трудности создания низкочастотных усилителей большой

MOL-НОСТИ.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является вибрационная установка, которая содержит возбудитель гармонических колебаний, выполненный в виде вертикально установленного, замкнутого трубопровода из диэлектрического материала, частично заполненного бинарным раствором полярной жидкости в неполярном диэлектрике. В одной из ветбей трубопровода по ее высоте расположено нечетное исло электродов с чередующейся поярностью, соединенных последовательно с источником питания и частотомеом. Возбудитель, колебаний установен На подвижной системе, представляющей собой подвешенный в корпусе на упругих элементах шток с платформой ля крепления-градуируемого прибора.

Известная установка работает еле- , образом.

При включении.источника питания между эле.ктродами наводится электрическое поле, под действием сил которого бинарный раствор в замкнутом трубопроводе,. состоящем из и-образных труб, соединенных между собой шарнирами, соверша ет автоколебания.

При этом амплитуда колебаний зависи от напряжения питания, а частота устанавливается изменением угла между осью подвижной части и-образной трубы и горизонталью. Реакция силы, дё10 ствующей на замкнутый трубопровод возбуждает гармонические колебания штока с платформой С2.

Недостатками известной установки являются низкая стабильность воспро15 изводимых кoлeбai ий, обусловленная изменением направления результирующего вектора силы при изменении частоты и изменением длины столба раствора при изменении температуры/ а

20 также зависимость частоты колебаний от ускорения силы тяжести и от угла наклона между осью подвижной части трубопровода и горизонталью, что ограничивает условия применения, так

25 как воспроизведение колебаний в горизонтальной плоскости невозможно.

Цель изобретения - повышение стабильности воспроизводимых колебаний и расширение области применения за

OQ счет обеспечения возможности генерирования колебаний независимо от ориентации возбудителя в пространстве, а также обеспечение регулирования частоты колебаний.

35 Указанная цель достигается тем, что в устройстве ,цля воспроизведения гармоничес-ких колебаний, содержащем колебательную систему, платформу и заполненный бинарным раст40 вором возбудитель колебаний с размещенным в нем нечетным количеством электродов чередующейся полярности, соединенны-х с высоковольтным источником постоянного тока, колебатель45 ная система выполнена в виде заполненных бинарным раствором двух сильфонов, на внешних тордах которых установлены платформы, жестко связанные между собой кронштейном, а

внутренние- торщл сильфонов соединены между собой герметично через возбуднтель колебаний, выполненный в виде диэлектрической проточной с ycтaнoвлённы lИ в ней электродами и закрепленйой жестко на неподвижном основании. ,

Кроме того, на наружной поверхности сильфонов размещены выступы, один из которых соединен с кронштейРном, а на одной из платформ установлена дополнительная масса. .

При этом корпус возбудителя снабжен термокомпенсирующим сильфоном, гидравлически соединенным.е внутренней полостью сильфонов,

На чертеже представлена конструктивная схема устройства для воспроизведения гармонических колебаний.

Устройство состоит из диэлектрической проточной трубы 1, установленной неподвижно. На которой закреплены сильфоны 2 и 3, закрытые платформами 4 и 5 (крышками). По высоте диэлектрической трубы 1 установлено нечетное число электродов 6 чередующейся полярности, соединенных последовательно с источником 7 питания постоянного тока и частотомером 8. Платформы 4 и 5 жестко связаны кронштейном 9, причем на платформе 4 размещен исследуемый прибор 10, а на платформе 5 - дополнительные массы 11. Для температурной компенсации объема бинарного раствора 12, заполняющего внутреннюю полость устройства, в отверстие диэлектрической трубы 1 вп-1ессрван дополнительный сильфон 13. Устройство 14 для измерения амплитуды колебаний платформ жестко связано с неподвижной дизлектрической трубой 1. Сильфоны 2 и 3 имеют крепления 15, связывающие их с кронштейнами 9.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 7 питания между электродами 6 наводится электрическое поле. Под действием сил электрическогополя бинарный раствор 12, заполняющий внутреннюю полость диэлектрической трубы 1 и полости сильфонов 2 и 3, которые являются упругими элементами, совершает автоколебания, т.е. совершает перетекание раствора, например, из полости сильфона 2 в полость сильфона 3 и обратно. Автоколебание (перетекание) раствора 12 вызвано движением объемных зарядов, генерируемых у электродов б за счет ионизации примесей раствора и эмиссии электронов под действием сил элек-. трического поля. Силы электрического поля, приложенные к зарядам раствора, являются знакопеременными с периодом, равным периоду собственных колебаний рассматриваемой механической системы, т.е. данная система

является саморегулируемой. Саморегулирование происходит следующим образом. Наример, перетекание раствора из полости сильфона 2 в полость сильфона 3 под действием сил электрического поля происходит до тех пор, пока силы электрического поля и упругости сильфонов 2 и 3 будут равны. Далее перетекание раствора 12 в полость сильфона 3 происходит за счет

0 преобразования кинетической энергии раствора в потенциальную, накапливаемую с иль фонами 2 и 3 (упругими ментами), т.е. пока скорость раствора 12, протекаемого в диэлектричесsкой трубе 1, будет равна нулю. После этого начало движения раствора 12 из полости сильфона 3 в полость сильфона 2 осуществляется за счет преобразования потенциальной энергии в кинетическую, что также является началом движения раствора (зарядов) в диэлектрической трубе 1 в сторону полости сильфона 2 и т.д. Таким образом, платформы 4 и 5 вместе с испытуемым приборе 10, дополнитель5ными массами 11 и кронштейном 9 с креплениями 15 совершают синусоидальные колебания на резонансной частоте предлагаемой механической системы. Приэтом резонансная час0тота

fIT

42iju fjtf

fR.2

Т

(.f-} m2

1 m

где с - жесткость, равная сумме

жесткостей сильфонов 2 и 3;

m - масса движущихся частей;

ju. - динамическая вязкость истинного раствора;

Е - длина внутренней части диэлектрической трубы 1;

R - радиус сильфонов 2 и 3;

г - внутренний радиус диэлектрической трубы 1.

Частота гармонических колебаний устанавливается изменением массь: движущихся частей за счет набора грузов 11 либо изменением жесткости основных сильфонов за счет связи с кронштейном, а измеряется с помощью частотомера 8. й тлитуда колебаний определяется величиной напряжения источника 7 питания и измеряется с помощью устройства 14.

Заполнение возбудителя колебаний полностью раствором, использование специального сильфона для компенсации изменения объема раствора от изменения температуры и независимость резонансной частоты системы от угла наклона вектора возбуждающей силы, к горизонту повышает стабильность воспроизводимых колебаний и расширяет функциональные возможности предлага .емого устройства по сравнению с из 1070485

вестной вибрационной установкой. Вы-лебаНия с частотами от сотых долей

полнение возбудителя колебаний и под-герца, а также исключить прйвижйой системы как единого целдгоменение дорогосэгоявдах энергоемупрощает конструкцию, снижает ееких усилителей, обеспечиваюмбтаплоёмкость. Устройство позвойя- «их функционирование виб1росисет воспроизвбдить гармонические ко- тем.