Преобразователь вибраций Советский патент 1985 года по МПК G01H1/00 G01H11/00 

Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использова но для контроля вибрационных ускоре ний объектов, полвергающихся одновременному воздействию линейных и угловых (крутильных) виброколебаний Известен преобразователь вибраций, содержащий стаканообразный маг нитопровод, размещенный в его теле постоянный магнит, шарнирно закрепленный в центре верхнего основания магнитопровода ферромагнитный инерционный элемент маятникового типа и размещенный на нижнем основании индуктивный чувствительный элемент ll . Недостатком преобразователя явля ется низкая чувствительность, обусловленная малым изменением магнит ного потока через индуктивный элеме при его перемещении относительно инерционного элемента. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является пре образователь вибраций, содержащий Ф-образный магнитопровод с боковыми.ветвями и центральным стеркне.м, выполненным в виде шарнирно закрепленного в вершине инерционного сектора и концентрически сопряженно с ним неподвижной части, и размещенные на боковых ветвях магнитопровода две последовательно-встречно соединенные обмотки 2 . Недостаток известного преобразователя вибраций заключается в невозможности контроля одновременно действующих линейных и угловых вибр ционных ускорений, что обусловлено нерегулируемым характером его частотной характеристики и отсутствием упругой связи сектора с магнитопроводом. Цель изобретения - обеспечение возможности контроля одновременно действ пощих линейных и угловых вибрационных ускорений. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь вибраций, содержащий Ф-образный магнитопровод с боковыми ветвями и центральным стержнем,.выполненным в виде шарнира, закрепленного в вершине инерцион ного сектора и концентрически сопряженной с ним неподвижной части, и размещенные на боковых ветвях магнитопровода две последовательно-встреч но соединенные обмотки, снабжен балластным элементом, установленным на продольной оси инерционного сектора с возможностью регулировки его положения, и постоянным магнитом, размещенным в теле центрального стержня магнитопровода и ориентированным вдоль его продольной оси симметрии, неподвижная часть центрального стержня выполнена с продольным диамагнитным зазором в центре, а длина дуги неподвижной части равна длине дуги сектора. На фиг.1 показана конструктивная схема преобразователя вибраций, на фиг.2 - вариант его выполнения, Преобразователь содержит Ф-образный магнитопровод 1 из магнитомягкого материала, включающий боковые ветви 2 и центральный стержень 3. В верхней части Центрального стержня 3 размещен шарнир 4, например, в виде шарикового подшипника, или, как показано на фиг,2, в виде подшипника скольжения. На подвижной обойме подшипника закреплен вернииной. инерционный сектор 5, являющийся средней частью центрального стержня 3 магнитопровода i и выполняющий функции маятника. Инерционный сектор 5 концентрически сопряжен с нижней неподвижной частью центрального стержня 3, образованный торцами боковых ветвей . 2 магнитопровода i. Среднюю подвижную часть (инерционный сектор 5} и нижнюю(Неподвижную часть стержня 3 разделяет дугообразный воздухяный зазор 6. Длины дуг этих противолежащих частей стержня 3 выбраны равными.- Нижнюю неподвижную часть стержня 3. разделяет по центру продольный диамагнитный зазор 7. Вдоль продольной оси инерционного сектора 5 выполнена радиальная прорезь 8, в которой установлен с возможностью перемещения по ее длине балластный элемент 9. В теле центрального стержня 3, в его неподвижной части (фиг.1) или в его средней подвижной части - инерционном секторе 5 (фиг.2) размещен постоянный магнит 10. В случае, когда магнит 10 размещен в нижней части стержня 3, он выполняется из двух одинаковых частей, размещаемых по разные стороны от диамагнитного зазора 7. В случае, когда магнит размещен в средней части стержня 3 (фиг,2), он выполняется в виде конструктивно совмещенного с инерционным сектором 5 намагниченного вдоль его продольной оси элемента из магнитожесткого материала (например, из сплава Альнико). В обоих случаях ось магнитной симметрии магнита 10 параллельна продольной оси стержня 3. На боковых ветвях 2магяитопровода 1 размещены обмотки 11, подключенные последовательно-встречно к выходу 12 преобразователя. В нижней части боковых ветвей 2 магнитопровода 1 размещены амортизирующие ограничители13 перемещений сектора 5. При проведении измерений магнитопровод 1 преобразователя закрепляется на контролируемом объекте, со вершающем вибрационные колебания (линейные или угловые) в плоскости, ортогональной продольной оси симметрии преобразователя.

. Преобразователь работает следующим образом.

В исходном положении при отсутствии вибраций инерционный сектор 5, вследствие действия силы притяжения магнита 10, находится в нейтральном положении, при котором его продольная ось симметрии совпадает с осью магнитной симметрии магнита.

При перемещении магнитопровода 1 под воздействием контролируемых внброколебаний инерционный сектор 5, обладающий, вследствие.шарнирного соединения с магнитопроводом свободной движения в плоскости виброколебаний, перемещается вслед за магнитопроводом 1 с запаздыв 1нием. Такое перемещение сектора 5 происходит под воздействием силы притяжения магнита 10, стремящейся вернуть в совмещенное положение оси магнитной и геометрической симметрии преобразователя, так как зто положение является положением устойчивого равновесия инерционного сектора 5.

Зсшаздывание в перемещении сектора 5, обусловленное его инерционными свойствгиш, означает наличие

ненулевой разности мгновенных скоростей сектора 5 относительно маг- .нита 10, которая пропорциональна действующему на объект контроля вибрационному ускорению. Вследствие взаимного перемещения сектора 5 и магнита 10 и обусловленной им модуляции величины магнитного потока в боковых ветвях 2 магнитопровода 1 в обмотках 11 индуктируется ЭДС, ам плитуда и форма которой однозначно связана с амплитудой и формой действующих на объект контроля вибрационных ускорений. Так как пресэбразователь обладает электромагнитной симметрией, обусловленной его дифференциальной конструкцией, его характеристика преобразования близка к линейной. Это позволяет использовать его для контроля одновременно действующих вибрационных ускорений широкого частотного спектра, в том числе линейных и угловых. Путем регулировки положения центра массы инерционного сектора 5 с помощью балластного элемента 9 резонансная частота преобразователя выбирается в соответствии с частотным диапазоном тех компонент виброколебаний объекта, которые подлежат контролю. Этим обеспечивается селективность контроля вибрационных ускорений разного вида.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВИБРАВДЙ, содержащий Ф-образны14 магнитопровод G боковшли ветвями и центральным стержнем, выполненным, в виде шарнирно закрепленного в-вершине инерционного сектора и концентрически сопряженной с ним неподвижной части, и размещенные на боковых -ветвях маг- нитопровода две последовательновстречно соединенные, обмотки, о т личающийся тем; что, с целью обеспечения возможности контроля одновременно, действующих линейных и угловых вибрационных ускорений, он снабжен балластным- элементом, установленным на продольной оси инерционного сектора с возможностью регулировки его положения, и постоянным магнитом, размещенным в теле централь,ного стержня магнитопровода и ориентированным вдоль его продольной оси симметрии, неподвижная часть ig центрального стержня выполнена с продольным диамагнитныь зазором в . центре, а длина дуги неподвижной части равна длине дуги сектора. М Ю