Устройство для измерения потока колебательной мощности в стержне Советский патент 1987 года по МПК G01L3/24 G01H11/06 

fO

25

t1298552-2

входом являются соединенные между собой первые входы сумматора и блока вычитания, а вторым входом - соединенные между Собой вторые входы cj M- матора и блока вычитания Каждая пара датчиков подключена к соответствующей паре сумматор - блок вычитания: датчики 1 и 2 к паре 9, датчики 3 и 4 к паре 10, датчики 5 и 6 к паре 11, датчики 7 и 8 к паре 12, Пара 13 (15) входами подключена к выходам сумматоров пар 9 и 11 -(10 и 12) соответственно. Пара 14 (16) входами подключена к выходам блоков вьиитания пар 9 и 11 (10 и 12) соответственно. Выходы блоков вычитания пар 13-16 подключены к интеграторам 17-20 соответственно. Последние подключены к первым входам перемножителей 21-24 взаимно перпендикулярны, а оси чув- 20 соответственно, ко вторым входам которых подключены соответственно выходы сумматоров пар 13-16. Выходы -., перемножителей 21-24 являются выхсда- ми устройства.

Пример. Измеряют поток колебательной мощности, обусловленный продольными колебаниями стержня.

При возбуждении в стержне плоской продольной гармонической волны выходные сигналы датчиков 1 и 2 равны между собой и пропорциональны имеющему - ми- место в этом участке стержня продоль- нимальная длина волны диапазона длин волн, в котором осуществляются измерения. Датчики 1 и 2 (5 и 6) предна- 35 значены для получения информации о продольных напряжениях в стержне и изгибных напряжениях в плоскости, проходящей через ось стержня и линию, соединяющую датчики 1и2(5иб) 40 (сумма сигналов с датчиков 1 и 2 (5 и 6) пропорциональна продольному напряжению, а разность - изгибному напряжению в указанной плоскости).

Датчики 3 и А (7 и 8) предназначе-45 ны для получения информации о крутильных напряжениях в стержне и изгибных напряжениях в другой плоскости, проходящей через ось стержня и линию, соединяющую датчики 3 и 4 (7 и 8), 50 перпендикулярной указанной ранее плоскости (сумма сигналов с датчиков 3 и 4 (7 и 8) пропорциональна крутильным напряжениям, а разность - изгибным напряжениям в указанной плоское- ,55 формацию о градиенте v продольного ти). Устройство содержит восемь иден- напряжения (У в том же участке стерж- тичных пар 9-16 сумматор - .блок вы- ня,- поскольку измерительная база л читания, в каждой из которых первым значительно меньше возбуждаемых в

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разделении источников вибрации, при в 1бродиагностике механизмов, при оценке опасности влияния вибраций на человека и в других областях.

Цель изобретения - повьшение чувствительности устройства на низких частотах.

На чертеже представлена блок-схема устройства

Устройство содержит укрепленную на одном участке стержня группу из четьфех датчиков 1-4 напряжения, рас- 5 положенных на равном расстоянии от оси стержня так, что линии, каждая иэ которых проходит через ось стержня и пару датчиков 1 и 2 (3 и 4),

ствительности в одной паре датчиков (Ь.и 2) параллельны, а в другой паре датчиков (З и 4) перпендикулярны оси стержня. Группа датчиков 5-8, идентичная группе датчиков 1-4, укреплена на другом участке стержня и расположена идентично группе датчиков 1-4. Группа датчиков 5-8 расположена на расстоянии от группы датчиков 1-4, равном измерительной базе л . Вели30

чина измерительной базы Д выбирается из условия

;i

мин

ному напряжению G &J . Аналогично выходные сигналы датчиков 5 и 6 пропорциональны имеющему место в другом Згчастке стержня напряжению Q--&,. .

С выходов датчиков 1 и 2 и 5 и 6 сигналы поступают на входы пар 9 и 11 соответственно, где, в частности, суммируются. Выходной сигнал сумматора пары 9, пропорциональный величине б, , и выходной сигнал суммато- 11

ра пары 11, пропорциональный величине ffj , поступают на входы пары 13, в которой суммируются и вычитаются.

Выходной сигнал сумматора пары 13, пропорциональный величине 6. + &,,

несет информацию о величине

5; + g-g

2

продольного напряжения б в участке стержня, находящемся посередине измерительной базы Лд блока вьнитания пары нальный величине

5;

Выходной сигнал 13, пропорцио- несет ин-

При возбуждении в стержне плоской продольной гармонической волны выходные сигналы датчиков 1 и 2 равны между собой и пропорциональны имеющему место в этом участке стержня продоль-

ному напряжению G &J . Аналогично выходные сигналы датчиков 5 и 6 пропорциональны имеющему место в другом Згчастке стержня напряжению Q--&,. .

С выходов датчиков 1 и 2 и 5 и 6 сигналы поступают на входы пар 9 и 11 соответственно, где, в частности, суммируются. Выходной сигнал сумматора пары 9, пропорциональный величине б, , и выходной сигнал суммато- 11

ра пары 11, пропорциональный величине ffj , поступают на входы пары 13, в которой суммируются и вычитаются.

Выходной сигнал сумматора пары 13, пропорциональный величине 6. + &,,

несет информацию о величине

5; + g-g

2

продольного напряжения б в участке стержня, находящемся посередине изформацию о градиенте v продольного напряжения (У в том же участке стерж- ня,- поскольку измерительная база л значительно меньше возбуждаемых в

мерительной базы Лд блока вьнитания пары нальный величине

5;

Выходной сигнал 13, пропорцио- несет ин-

7(э продольного напряжения о справедливо соотношение

7бГ

ВЫЙ из указанных сигналов несет информацию о величине продольного напряжения, а второй - о величине колебательной скорости для одного и того же участка стержня, выходной сигнал перемножителя 21 несет информацию о потоке колебательной мощности, обусловленном продольными колебаниями стержня, так как в соответствии с определением поток Т колебательной мощности определяется соотношением

-1 f Т „

f - J

1 в, (t, t) -&g (t,t)

dtdt

(ось Z совпадает с осью стержня). Выходной сигнал блока вычитания пары 13 .поступает на вход интеграто- 10 ра 17.

Выходные сигналы сумматора пары 13 и интегратора 17 поступают на вхоg. (t,t ) +ga(Z,t )

2 ,

где Т - время усреднения.входом соответствующего ему перемноВ случае сложнонапряженного стерж- жителя, каждая пара датчиков подклю- ня выходной сигнал перемножителя 22 чена к соответствующей ей основной несет информацию о потоке колебатель-20 чаре сумматор - блок вычитания, о т- ной мошркости, обусловленном изгибны- личающееся тем, что, с це- ми колебаниями стержня в плоскости, лью повьш1ения чувствительности уст- проходящей через ось стержня и линию, ройства при измерении потока колеба- соединяющута датчики 1 и 2 (5 и 6), тельной мош:ности на низких частотах, выходной сигнал перемножителя 23 - о 25 в него введены идентичная основной потоке колебательной мощности, обус- группе датчиков дополнительная группа ловленном крутильными колебаниями датчиков, устанавливаемая на другом стержня, выходной сигнал перемножите- участке стержня и располагаемая идек- ля 24 - о потоке колебательной мощно- тично основной группе датчиков, и ; сти, обусловленном изгибными колеба- 30 идентичные основным парам сумматор - ниями стержня в плоскости, проходя- блок вычитания дополнительные четыре

пары сумматор - блок вычитания, дополнительная группа датчиков соединена идентично основной группе датчиков 35 с соответствующими ей двумя основными парами сумматор - блок вычитания, каждая из двух дополнительных пар сумматор - блок вычитания входами подключена к выходам соответствующих ей двух сумматоров основных пар сумматор - блок вычитания, подключенных к идентично расположенным парам датчиков обеих групп, каждая из двух

щей через ось стержня и линию соединяющую датчики 3 и 4 (7 и 8).

Формула- изобретения

Устройство для измерения потока колебательной мошрости в стержне, содержащее укрепляемую на одном участке стержня основную группу из четырех датчиков напряжения, располагаемых 40 на равном расстоянии от оси стержня так, что линии, проходящие через ось стержня и пару датчиков, взаимно перВЫЙ из указанных сигналов несет информацию о величине продольного напряжения, а второй - о величине колебательной скорости для одного и того же участка стержня, выходной сигнал перемножителя 21 несет информацию о потоке колебательной мощности, обусловленном продольными колебаниями стержня, так как в соответствии с определением поток Т колебательной мощности определяется соотношением

f - J

1 в, (t, t) -&g (t,t)

dtdt

пендикулярны, а оси чувствительности других дополнительных пар сумматор - в одной паре датчиков параллельны, а блок вычитания входами подкл очена к в другой паре датчиков перпендикуляр- выходам соответствующих ей двух бло- ны оси ст ержня а также четыре основ- ков вычитания основных пар сумматор - ные пары сумматор - блок вычитания, блок вычитания, подключенных к иден- в каждой из которых первым входом яв- тично расположенным парам датчиков ляются соединенные между собой первые 50 обеих групп, и в кахдой из дополни- входы сумматора и блока вычитания, а тельных пар сумматор - блок вычита- вторым входом - соединенные между собой вторые входы сумматора и блока

ния выход блока вычитания подключен к соответствующему ему интегратору, а выход сумматора - ко второму входу

вьлчитания, четьфе интегратора, выход

ния выход блока вычитания подключен к соответствующему ему интегратору, а выход сумматора - ко второму вход

каждого из которых соединен с первым , 55 соответствующего ему перемножителя, ВНИИПИ Заказ 876/41 Тираж 777 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

других дополнительных пар сумматор - блок вычитания входами подкл очена к выходам соответствующих ей двух бло- ков вычитания основных пар сумматор - блок вычитания, подключенных к иден- тично расположенным парам датчиков обеих групп, и в кахдой из дополни- тельных пар сумматор - блок вычита-

ния выход блока вычитания подключен к соответствующему ему интегратору, а выход сумматора - ко второму входу

Изобретение касается измерительной техники. Цель изобретения - повышение чувствительности на низких частотах. В двух сечениях стержня установлены группы датчиков 1-4 и 5-8 на - пряжений. Сигналы датчиков 1, 2 и 5, 6 несут информацию о продольных напряжениях, а датчиков 3, 4 и 7, 8 - об изгибных и крутильных напряжениях. Датчики напряжений через сумматоры (блоки вычитания) соединены с-интеграторами 17-20 и перемножителями 21- 24, выходные сигналы которых несут информацию в потоках колебательной мощности, обусловленных соответственно продольными, крутильными и изгиб- ными колебаниями стержня. I ил. V/-V7 / . Vjla (г)||«Тг Гт7 KL.ViKL-SS (Л +7 V/ V V VUJ т7 ьо со оо сд СП ю