Устройство для определения частотных характеристик датчиков с чувствительными к динамическому воздействию элементами Советский патент 1986 года по МПК G01F25/00 

собности. На раме 1 установлен датчик 2 с чувствительным элементом 3 и измерителем 5 его перемещения, находящимся в теле обтекателя 4. Возбудитель 7 колебаний осуществляет определенное динамическое воздействие на чувствительный элемент 3 че11 рез шток 9, Сканированием с помощью задающего генератора частоты воздействия в требуемом диапазоне фиксируют ее значение, при котором происходит отрыв штока 9 от чувствительного элемента, фиксируемьй шлейфом 12 на осци.плограмме. 7 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает возможность испытаний чувствительных элементов балочного типа и определения их предельных частот работоспо

«

Изобретение относится к технике определения частотных характеристик датчиков с чувствительными к динамическому воздействию элементами путем беспроливочной динамической градуировки, в том числе датчиков измерения колебаний расхода, например балочного типа, а также датчиков измерения переменного давления

Цель изобретения - обеспечение во можности испытаний чувствительных элементов балочного типа и определение их предельных частот работоспособности.

На фиг. 1 представлен датчик расхода балочного типа, установленный .на раме, и вибратор, продольный разрез; на фиг, 2 - шток, поперечное сечение; на фиг. 3 - рабочий конец штока, контактирующий с чувствительным элементом - балочкой датчика; на фиг. 4 - датчик со штоком, разрез поперек балочки; на фиг. 5 статическая тарировочная характеристика датчика по результатам проливок; на фиг, 6 - осциллограмма с записью регистрируемых параметров при динамическом воздействии на чувствительный элемент датчика; на фиг, 7 кривая зависимости предельной частоты, определяющей порог работоспособности балочки,от величины относительной амплитуды расхода.

Устройство для определения час.тотных характеристик датчиков с чувствительными к динамическо гу воздействию элементами содержит раму 1, на которой установлен дат. чик .2. с чувствительным элементом 3, например, балочного типа, выполненным в виде стержня, жестко укрепленного концом обтекателя 4 на его выступах с помощью, например, винтов (не показаны), В теле обтекателя 4 находится измеритель 5 для измерения перемещений чувствительного элемента 3, которьй может быть индуктивного типа. Датчик 2 своим корпусом жестко (например, с помощью болтового соединения) укреплен в нижней части рамы 1 на ее основании. Над датчиком 2 в верхней части рамы 1 в направляющих 6 жестко укрепл€;н вибровозбудитель 7 колебаний (вибратор), в частности электродинамического типа, например ВЭД-10, На столе 8- вибратора 6 укреплен жестко шток 9, упираюш 1йся своим другим концом в чувствительный элемент 3 датчика 2. Шток 9 является узлом сопряжения чувствительного элемента 3 с вибровозбудителем 7 колебаний.

В нормальном сечении шток 9 имеет крестообразное сечение, что необходимо для придания ему большей жесткост и, соответственно, повышения частоты собственных колебаний, которая должна быть выше соответствующей частоты колебаний чувствительного элемента балочки для уменьшения влияния на ее характеристики,

Шток 9 может быть вьшолнен из немагнитного материала, например алюминиевого сплава, в случае использования индуктивной и индукционной систем съема и преобразования сигнала, а его конец, контактирующий с балочкой 3, может быть вьтолнен в виде полусферы.

Немагнитный материал с наименьшими потерями на перемагничивание необходим для уменьшения влияния на систему 5 измерений, например индуктивного типа. Указанное исполнение рабочего конца штока 9 обеспечивает точечный контакт его с чувствительным элемент

том 3. Шток 9 вместе с чувствительным элементом 3 являются участком замкнутой электрической цепи. В эту цепь также включены источник 10 электрического тока, показывающий прибор (не показан), электрическая лампочка 1 1 и шлейф 12 осциллографа. Дня исключения влияния на характеристики чувствительного элемента 3 проводника 13, последний к балочке 3 припаян в месте опоры на обтекателе 4 (фиг,1) Устройство для испытаний также снабжено системой для регистрации перемещения штока 9. Она представляет собо индукционную катушку 14 с флажком 15 При перемещениях переходника 9 изменяется магнитная индукция в зазоре между флажком 15 и катушкой 14, которая регистрируется через вторичную аппаратуру шлейфом осциллографа,

До начала испытаний, но после того как будет собрана и отрегулирована электрическая цепь, включающая шток 9 и балочку 3, датчик 2 заполняется рабочей жидкостью, например водой. Для обеспечения герметичности нижний фланец датчика 2 заглушен крьш1кой 16 с прокладкой, а верхний фланец - 17с центральным отверстием для переходника 9 и проходным герметизатором - изолятором 18 для проводника 13.

Перед подготовкой к динамическим испытаниям датчика 2 проводят его статическую тарировку на проливочном стенде. Определяют зависимость величины отклонения светового пятна ятейфа от расхода через датчик (фиг. 5). Перед пуском вибратора 7 его перемещают в направляющих 6 вниз и нажимают на чувствительный элемент 3, тем самым имитируют заданную величину расхода жидкости через датчик по его статической характеристике (фиг. 5). Перед пуском должны быть собраны все электрические цепи, включающие шлейфы .осциллографа: цепь регистрации прерывания контакта балочки 3 и штока 9 шлейф 12, при этомгорит лампочка 11 ; цепь реп1страции перемещений штока 9, включающая индукционную катушку 14 со своим шлейфом (на фиг. 1 не показан), и цепь, включающая индуктивную систему 5 измерения колебаний чувствительного элемента 3 со своим шлейфом (на фиг. 1 не показан). Показания шлейфов осциллографа записывают

на осциллографную бумагу или на магнитную ленту одновременно с сигналами отметчика времени.

На этом подготовительный этап заканчивается и включением вибратора 7 (подмагничивание, усилитель, задающий генератор) начинают осуществлять динамическое воздействие. С помощью задающего генератора плавно вручную сканируют частоту динамического воздействия в требуемом диапазоне (расширенный диапазон генератора стенда ВЗДС-10 составляет 5 5000 Гц). При каком-то определенном значении частоты воздействия происходит отрыв штока 9 от чувствительного элемента 3, т.е. последний уже не успевает следить за перемещениями штока 9, и именно в этот момент происходит прерывание электрической цепи, что фиксируется шлейфом 12 на осциллограмме,

Пример осциллограммы с записью всех регистрируемых параметров показан на фиг.6, где обозначены запись 19 показаний системы измерений 5 колебаний балочки 3 датчика 2; запись 20 перемещений переходний 9; запись 21 величины тока (или напряжения) в замкнутой электрической цепи - показание шлейфа 12, разрывы этой цепи обозначены отдельно (22) . Показания шлейфов регистрируются вместе с сигналами 23 отметчика времени, например 500 Гц, на осциллографную бумагу или магнитную ленту.

Предельное значение частоты вибраций, при которой чувствительный элемент 3 датчика 2 перестает отслеживать за динамическими возмущениями, определяют следующим образом.

Момент отрьша (отставания) балочки 3 от штока 9 определяется по осциллограмме по падению тока (или напряжения) в замкнутой электрической цепи - запись 21, а точнее по разрыву цепи - пик 22, Значение предельной частоты находим по записи 20 перемещения штока 9 - в момент наступления разрыва электрической цепи т.е. перед наступлением провала (22) С большей погреп1ностью значение предельной частоты можно определить также по шкале и лимбу задающего генератора, если в замкнутую электрическую цепь включают реле, контакты которого при разрьше цепи выключают вибратор 7. Описьшается технох огический процесс проведения динаьшческих испытаний датчика применительно к одной величине заданного установившегося расхода С,(.,дд, , которое выставляют перед началом испытаний путем перемещения вибратора 7 в направляющих 6. В этом случае испытания проводятся с постоянной по величине амплитудой вибраций. Для полноты обследоваНИН области устойчивой работы датчика 2 необходимо провести испытания во всем его рабочем диапазоне, от макс ДО GMV ступенчатым изменением величины предварительного нагруже ния балочки 3, т.е. изменением величины среднего расхода по егс статической характеристике (фиг,5). На фиг, 7 представлена зависимость предельной частоты , ° ределяющей порог работоспособности балочки 3, от величины относительной амплитуды расхода --- . При этом, С увеличением относительной a mлитyды расхода предельная частота уменьшается в пределах от значения, чуть -большего частоты собственньпс колеба ний балочки в жидкости до с начения,, в 8-10 раз меньшего этой собственной частоты, т.е. TglfjoJ Технологически процесс получения данной зависимости осуществляется следующим образом. Максимальное значение имитируемого расхода жидкости обусловлено жесткостью балочки 3, а также лсесткостью мембран вибратора 7 и значением допустимой массы нагруг ки на стол вибратора (согласно паспорту вибростенда). Задают при этих услоВИЯХ значение .- смещением виб ратора 7 в направляющих 6. Далее с помощью регулирования выталкивающег усилия вибратора 7, чем имитируется амплитуда изменения расхода,, устанавливается относительное изменение амплитуды -, равное, например 0,5. Затем с помощью генератора сканируют частоту от f,ц до ., Таким образом получают точку 24 (фиг. 7), следующие точки получают, S G например,при 0,4; 0,3; 0,2 и т.д. Необходимо отметить, что величины виброускорений, возбз ждаемых вибратором 7, зависят от толкакщей силы, массы испытуемых изделий и массы подвижных частей вибратора. Виброускорение, создаваемое вибратором 7, измеряется на выходе вибропреобразователя типа Д14, закрепленного на столе 8 вибратора 7 (фиг. 1, не показано), и контролируется пультом управления усилителя. В случае необходимости поддержания на столе вибратора 8 постоянного значения виброускорения, а следовательно, и амплитуды перемещений, в качестве задающего генератора применяют систему управления типа СУВУ-3, с помощью которой через вибропреобразователь и обратную связь отслеживается постоянное значение виброускорения. I Формула .изобретения Устройство для определения частотных характеристик датчиков с чувствительными к динамическо1 у воздействию элементами, содержащее заполненную жидкостью замкнутую камеру с узлом сопряжения с испытуег-ым чувствительным элементом, шток, один конец которого введен в камеру, а другой соединен с вибровозбудителем колебаний, установленным вне камеры и подключенным к генератору частоты воздействия, а также регистрирующий прибор, о т л И ч а ю щ е е с я тем,. что, с целью обеспечения возможности испытаний чувствительных элементов балочного типа и определения их предельных частот работоспособности, в нем узел сопряжения с испытуемы чувствительным элементом вьптолнен в виде штока и расположен внутри камеры, при этом штск электрически изолирован от корпуса, и вместе с корпусом подключен к регистрирующему прибору.

и.2.

(Риг.2

ро&ен(

(Риг Я

Л,м

во

60 40

гоА

физ.б

ffvef

ттт fffK9./4 ff,J 4 фиг. 7 coSc. Z fcoSc/л ) - -