Устройство для измерения вибрации Советский патент 1991 года по МПК G01H13/00 

Устройство предназначено для измерения вибрации различных машин и ме- ханизмо в, например турбин, компрессоров, двигателей, и может быть использовано для дистанционного измерения вибрации объектов с повышенной точностью.

Цель изобретения - повышение точности измерения вибрации путем увеличения соотношения сигнал/шум.

На чертеже изображена схема устройства .

Устройство содержит операционный усилитель 1, пьезодатчик 2, включенный между входами операционного усилителя, RC-цепь с емкостью 3 и сопротивлением 4, причем RC-цепь включена между неинвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной, а инвертирующий вход операционного усилителя подключен к его выходу.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии на пьезодатчики 2 силы F(t) за счет пьезоэффекта в

пьезоматериале происходит пропорциональное изменение электрического поля E(t). Из внешней цепи пьезодатчика поступает заряд q(t) для компенсации изменения электрического поля, т.е.

K(t) E(t) /- q(t),

где - значок пропорциональности.

Поскольку пьезодатчик 2 включен между входами операционного усилителя 1, то напряжение на нем поддерживается близким к кулю и на пьезоэлементе не происходит накоппение заряда, а заряд накапливается на емкости 3 С. На неинвертирующем входе операционного усилителя 1 образуется напряжение q(t)/C / F(t), где q(t) - чувдт- вительность пьезодатчика 2 по заряду.

о

1 to

оэ

Так как инвертирующий вход операционного усилителя 1 соединен с его выходом, то UBblx(t) q(t)/C.

Таким образом, в предлагаемом устройстве происходит преобразование заряда в выходное напряжение с таким же коэффициентам как и в прототипе.

Рассмотрим шумовые характеристики прототипа и предлагаемого устройства.

В прототипе

Л

САК - -2 СА 2 2

-Г V +C + 1+-c-)u

(1)

Ш 6WX f

44

АЛ

де U,., „. - выходное шумовое напряжение прототипа;

-шумовое напряжение пье- зодатчика 2;

-суммарная емкость пьезо- датчика и соединительного кабеля;

-шумовое напряжение RC- цепи;

-шумовое напряжение операционного усилителя 1.

В предлагаемом устройстве

и

с

и

и

UIRC.

шоу

Л

U.

ША

П2 + ТТ2

uiuftc

(2)

где U „.,.,-- выходное шумовое напряжеШ 2„

ние предлагаемого устройства. Из выражений (1) и (2) следует,

что ывыу,7 швыхг даже для СА С хотя на практике для обеспечения боль

5

0

5

0

шего усиления полочного сигнала и с учетом соединения пьезодатчйка с уси- лителем через коаксиальный кабель С - преимущество предлагаемого устройства проявляется сильнее.

Таким образом, с учетом одинаковых коэффициентов преобразования заряда в напряжение для прототипа и предлагаемого устройства и меньших выходных шумов предлагаемого устройства последнее обеспечивает большее .соотношение сигнал/шум, чем прототип, и поэтому обладает большей точностью, особенно при работе с малыми сигналами.

Формула изобретения

Устройство для измерения вибрации, содержащее операционный усилитель, пьезодатчик, включенный между входами операционного усилителя, КС-цепь, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения вибрации, RC-цепь включена между не- |инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной, а инвертирующий вход операционного усилителя подключен к выходу операционного усилителя.

Изобретение относится к вибродиагностике и может быть использовано для измерения вибрации различных машин и механизмов. Целью изобретения является повышение точности измерения вибрации. В устройстве RC-цепь (З, 4) включена между неинвертирующим входом операционного усилителя 1 и общей шиной, а инвертирующий вход операционного усилитетч соединен с его выхо- дом. 1 ил.

Выход