Датчик механических колебаний Советский патент 1989 года по МПК G01H1/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в сейсмологии, геологии и других областях народного хозяйства для измерения механических колебаний, Цель изобретения - расширение динамического диапазона измерений за счет управления электромеханическим коэффициентом преобразования

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого датчика

Датчик содержит управляемый электромеханический резонатор в виде герметичного капилляра 1, заполненного столбиками 2 и 3 соответственно ртути и электролита и газовыми объемами 4„ В капилляр 1 вмонтированы электроды 5 и 6, подключенные соответственно к общей гаине и клемме входа-выхода блока 7 обратной связи„

Блок 7 обратной связи содержит последовательно соединенные усилитель 8, детектор 9 среднеквадратичных значений и пороговый блок 10, а также высокоомный резистор 11 и регистратор 1 2«,

Усилитель 8 информационным входом подключен к клемме входа-выхода блока 7 обратной связи о Выход порогового блока 10 через высокоомный резистор 11 соединен с клеммой входа-выхода блока 7 обратной связи„

Регистратор 12 выполнен в виде усилителя с управляемым коэффициентом передачи и подключенного к его выходу осциллографа (не показан)„Информационный вход регистратора 12 подключен к клемме входа-выхода блока 7 обратной связи, а управляющий вход - к выходу порогового блока 10„

Датчик работает следующим образом

В исходном состоянии на электрод 6 блока 7 обратной связи подается постоянное управляющее напряжение такой величины и знака, что электромеханический коэффициент преобразования резонатора имеет, например,максимальное значение о При этом датчик механических колебаний обладает определенным динамическим диапазоном - воспринимаемых внешних воздействий, в пределах которого его передаточная характеристика линейна. Внешнее воздействие вызывает пЪявление на электроде 6 электрического сигнала, амплитуда которого определяется величиной электромеханического коэффициента преобразования с Электрический

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сигнал попадает на вход блока 7 обратной связи, где усиливается усилителем 8, детектируется детектором 9 среднеквадратичных значений и подается на вход порогового блока 10,осуществляющего сравнение среднеквадратичного напряжения электрического сигнала с заданным уровнем опорного напряжения,, Если среднеквадратичное значение напряжения электрического сигнала равно или превышает опорное напряжение , то с выхода порогового блока 10 на электрод 6 через резистор 11 поступает постоянное управляющее напряжение такой величины и знака, при котором электромеханический коэффициент преобразования принимает меньшее значение

При этом, чтобы избежать неопределенности при определении уровня механических колебаний регистратор выполнен в виде -усилителя с управляемым коэффициентом передачи, к выходу которого подключен осциллограф (не показан). Переменный электрический сигнал, обусловленный воздействием механических колебаний, с электрода 6 поступает на информационный вход регистратора 12, а управляющее напряжение с выхода порогового блока 10 - на управляющий вход регистратора 120 Наличие высокоомно- го резистора 11 предотвращает проникновение переменного сигнала с информационного входа на управляющий вход регистратора 12„ Разделение информационного и управляющего входов регистратора 12 позволяет задать коэффициент передачи усилителя, изменяющийся обратно пропорционально величине электромеханического коэффициента преобразования;,

Таким образом, уровень внешнего воздействия определяет величину постоянного управляющего напряжения, которое, поступая на электрод 6, меняет межфазный потенциал границы раздела ртуть - электролит, изменяя ее свойства, и вызывает изменение электромеханического коэффициента преобразования электромеханического резонатора

Формула изобретения

1, Датчик механических колебаний, содержащий управляемый электромеханический резонатор, выполненный в

5I

виде герметичного капилляра, заполненного столбиками ртути и электролита с газовыми объемами на концах, вмонтированных в капилляр электродов, один из которых расположен в столбике ртути, другой - в столбике электролита, блок обратной связи, электрод, расположенный в столбике ртути, подключен к клемме блока обратной связи, соединенной с общей шиной, а электрод, расположенный в столбике электролита, подключен к клемме, являющейся входом-выходом блока о братной связи, отличаю щ и и с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений, блок обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных

|

832836

усилителя, детектора среднеквадратичных значений, порогового блока, вы- сокоомного резистора, регистратора, информационный вход которого подключен к клемме входа-выхода блока обратной связи и второму выводу высо- коомного резистора, управляющий вход - к выходу порогового блока, первый - вход усилителя соединен с клеммой блока обратной связи, соединенной с общей шиной, второй - с клеммой входа-выхода блока обратной связи,

152 „ Датчик по п„1, отличающийся тем, что регистратор выполнен в виде усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, к выходу которого подключен осциллограф

10

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в сейсмологии, геологии и других областях народного хозяйства для измерения механических колебаний. Целью изобретения является расширение динамического диапазона измерений. В исходном состоянии на электрод 6 с блока 7 обратной связи подается управляющее напряжение таким образом, что электромеханический коэффициент преобразования резонатора имеет максимальное значение. При вибрациях сигнал с электрода 6 усиливается усилителем 8, детектируется детектором 9 среднеквадратичных значений и сравнивается на пороговом блоке 10 с заданным значением. При превышении заданного значения с выхода порогового блока 10 на электрод 6 через высокоомный резистор 11 поступает управляющее напряжение, при котором электромеханический коэффициент преобразования принимает меньшее значение. Тем самым изменяется межфазный потенциал границы раздела ртуть- электролит, образуемый на границе раздела ртутного столбика 2 и электролита 3, помещенных в капилляр 1. При этом изменяется электромеханический коэффициент преобразования резонатора. Информация об измеряемой величине колебаний регистрируется регистратором 12, представляющим собой усилитель с управляемым коэффициентом усиления и подключенный к нему осциллограф. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.