Электрокинетический преобразователь механических колебаний Советский патент 1988 года по МПК G01H11/00 G01L7/18 

ff

о с а ;о

fff

в

Изобретение относится к измери- ;тельной технике и может быть нспапъ- зовано для измерения параметров ме- ханическик колебаний (их амплитуды и частоты), а также для измерения угла наклона объектов различного назначения.

Цель изобретения - повышение эффективности преобразования механи- ческих колебаний с помощью электрокинетического преобразования за счет повьпления его механической и электрической мощности без увеличения габаритов, а также за счет увеличения его чувствительности и точности, I

На чертеже показана схематично конструкция электрокинетического преобразователя (ЭКП) механических колебаний.

Преобразователь содержит корпус 1, разделенный на две камеры пористой перегородкой 2, на обеих поверхностях которой размещены токосъемные элект- роды 3, образованные перегородкой 2, камеры 4 заполнены полярной жидкостью 5, например спиртом или ацетоном, и имеют диаметрально противоположно расположенные, радиальные трубки 6, OT деленные на концах упругими элемента- 1-ш 7 от трубопровода 8, заполненного тяжелой жидкостью 9, например ртутью, и вьтолненного в виде замкнутого коль ца. Корпус 1 преобразователя выполнен в виде плоского п tлиндpa с жесткими торцовьми стенками и размещен в цент-ре замкнутого кольцевого трубопровода 8 с тяжелой жидкостью. Упругие элементы 7 могут быть вьшолнены в виде мембран, изготовленных из металла, нейтральн ого к. полярной жидкости, или из резины с фторопластовым покрытием. Пористая перегородка 2 может быть изготовлена из таких материалов, как пористая керамика, фарфор, стекло, фторопласт и другие материалы, имеющие высокую эффективную пористость и достаточно высокие электрокинети- Ческие потенциалы при взаимодействии с используемой полярной жидкрстью 5, Эта перегородка может быть закреплена в корпусе с помощью клея, например суперцемента. К электродам 3 ЭКП припаяны или приварены гермовыводы 10. На поверхнрсти корпуса 1, радиальных трубок 6 и замкнутого кольцевого трубопровода 8 нанесен слой звукоизоляционного материала, например резины

5

0

0

или пластмассы, вьтолняющего функцию звукоизоляционного экрана 11.

Для компенсации объемного расширения жидкостей при изменении температуры окружающей среды ЭКП может быть дополнительно снабжен упругими компенсаторами объема жидкости, исполь зуемыми обычно в технике, например, сиЛьфонами,

ЭКП механических колебаний работа- ,ет следующим образом.

При воздействии механических колебаний в направлении продольной оси радиальных трубок 6, заполненных как и камеры полярной жидкостью, на упругих элементах 7, отделяющих их от кольцевого трубопровода 8 с тяжелой жидкостью 9, возникают перепады давления, величина которых зависит от разности плотностей и высоты столбов тяжелой и полярной жидкостей, а также от амплитуды действующего в этом направлении ускорения. Под действием этих перепадов давления через пористую перегородку 2 начинает перетекать полярная жидкость 5, вследствие чего на электродах 3 преобразователя появляется электрокинетический потенциал, пропорциональный амплитуде измеряемых механических колебаний и изменяю- 1ЦИЙСЯ с частотой, равной частоте этих колебаний.

ЭКП позволяет измерять также изменения угла наклона объектов контроля относительно горизонтали, т.е. относительно нейтрального положения Э1Ш, в котором радиальные трубки 6 располагаются горизонтально, благодаря чему давление тяжелой жидкости 9 на оба упругих элемента 7 взаимно уравновешено. Максимальньш перепад давления появляется в том случае, когда преобразователь наклоняется относи- тельно нейтрального положения на 90 , так как в этом положе1ши на нижний ynpyi-ий элемент 7 давит весь столб тяжелой жидкости 9. При этом электрокинетический потенциал на электродах 3 преобразователя максимальньй, а при промежуточных угловых положениях этот потенциал изменяется пропорционально величине контролируемого угла наклона.

Звукоизоляционньй экран 11 уменьшает проникновение акустических колебаний в полости ЭКП и передачу этих колебаний частицам жидкостей 5 и 9, благодаря чему уменьшаются акусти314168694

ческое давление в полостях ЭКП, Попозволяет установить пористую пересравнению с известным предлагаемыйгородку с бdлышtм гидравлическим ЭКП имеет большую механическую мощ-сопротивлением, ность без изменения высоты столба

тяжелой жидкости, габаритов и пара-Формула изобретения метров пористой перегородки благодаря

увеличению объема тяжелой жидкости 1. Электрокинетический преобразов нем (веса столба ртути). Одновре-ватель механических колебаний, содерменно повышается коэффициент преобра- Qжащий корпус, разделенный на две казования пористой перегородки и элект-.меры пористой перегородкой с размерическая мощность ЭКП за счет приме-щенными на обеих ее поверхностях

нения пористой перегородки 2 безэлектродами, заполняющую обе камеры

центрального отверстия. Электрическуюполярную жидкость и отделенный от камощность ЭКП можно еще больше увели- 5мер упругими элементами трубопровод,

чить путем увеличения механическойзаполненный тяжелой жидкостью, о тмощности, так как в нем может бытьличающийся тем, что, с цеустановлено несколько пористых пере-лью повьшения эффективности преобра-

городок и несколько трубопроводов сзователя, камеры вьтолнены с диатяжелой жидкостью, образующих, напри- 2ометрально противоположными радиальнымер, сферу. Чувствительность ЭКП по-ми трубками, а трубопровод с тяжёлой

вышается за счет увеличения коэффи-жидкостью выполнен в виде замкнутого

циента преобразования пористой пере-кольца, охватывающего обе камеры,

городки и за счет увеличения соотно-

шения сигнал-шум, благодаря уменьше- 25 2, Преобразователь по п.1, о т нию шумового акустического тока,личающийся тем, что он

что обусловлено применением звукоизо-снабжен звукоизоляционным экраном в

ляционного экрана 11. Кроме того,виде слоя звукоизоляционного материадостигается возможность измерять ко-ла, закрепленного на поверхности корлебания на более низких частотах, зопуса, радиальных трубок и замкнутого

так как увеличение перепадов давлениякольца.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение эффективности преобразования механических колебаний с помощью электрокинетического преобразователя, содержащего корпус 1, разделенный на две камеры пористой перегородкой 2 с закрепленными на них токосъемнымн электродами 3, которая заполнена полярной жидкостью и имеет радиальные трубки 6, отделенные на концах упругими элементами 7 от кольцевого замкнутого трубопровода 8, заполненного тяжелой жидкостью 9, например ртутью. При воздействии механических колебаний в направлении продольной оси радиальных трубок 6 или при наклоне преобразователя относительно нейтрального положения, когда эти трубки горизонтальны, на его электродах 3 появляется электрокинетический потенциал, обусловленный перепадом давления на упругих элементах 7 и вызванным им перетеканием полярной жIiд- кости через пористую перегородку 2. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. SS