Способ определения параметров электромеханического преобразователя и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к измерительной технике, геофизике и может быть использовано, в частности, для определения параметров электродинамических или магнитоэлектрических сейсмоприемников электродинамических звукоизлучающих головок, микрофонов и т.д.

Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости определения соб- ственной частоты коэффициента преобразования и степени затухания электромеханических преобразователей, а также определение степени несимметрии преобразователей.

На фиг. 1 представлена устройства для определения параметров электромеханического преобразователя, на фиг. 2 показан элемент отрицательного импеданса; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства..

При измерении импульс тока в возбуждения подается в цепь, образованную последовательным соединением исследуемого электромеханического преобрззовате- ля и элемента с эквивалентной отрицательной индуктивностью, равной или близкой по величине индуктивности катушки преобразователя. Длительность импульса тока возбуждения выбирается достаточной для того, чтобы суммарная амплитуда колебаний напряжения на выводах исследуемого преобразователя и элемента с отрицательной индуктивностью уменьшилась до уровня, не превышающего произведение амплитуды первого колебания на требуемую погрешность определения параметров

преобразователя. По окончании действия импульса возбуждения производят интегрирование напряжения U(t), равного алгебраической сумме напряжений Ui(t) на выводах исследуемого преобразователя и напряжения U2(t) на выводах элемента с отрицательной индуктивностью, за вычитом напряжения 1)з(0, присутствующего на выводах дополнительно введенного компенсационного преобразователя. Время

интегрирования выбирают равным или близким длительности импульса возбуждения. Кроме того, формируют и интегрируют в течение такого же периода времени два напряжения, пропорциональных квадрату и

кубу напряжения U(t). По значениям трех напряжений И, 2 и h на выходах интеграторов в конце цикла интегрирования вычисляют собственную частоту а. степень

затухания и коэффициент преобразования К по формулам

or- 1- (4)

г.

I- И

г; п

з и 2(а

)

1

(5)

/J-0.5J8 j2T/( l2)-2)

K ™v7/T rh/li,(6)

где Т - постоянная интегрирования интеграторов;

М и 1В - априорно известные значения инертной массы преобразователя и тока возбуждения,

затем подают второй импульс тока возбуждения равной длительности, но противоположной полярности, определяют аналогичным способом значения трех интегралов И , 2 и з. вычисляют степень несимметрии в преобразователе по формуле: I hi-

5 ттггтптт(7)

Для уменьшения влияния аддитивной погрешности интеграторов на результат определения параметров преобразователя, последние можно вычислять по формулам

w(AVR) 2/TSix

S3 15з I + Из I

ftj(AVR), /3 (AVR) и K(AVR)- соответственно, усредненные значения собственной частоты, степени затухания и коэффициента преобразования электромеханического преобразователя,

Устройство содержит последовательно соединенные исследуемый 1 и компенсационный 2 электромеханические преобразователи, источник 2 тока возбуждения, соединенный через ключ 4 и переключатель 5 полярности с точкой соединения преобразователей 1 и 2,элемент 6 с эквивалентным отрицательным импедансом индуктивного характера, включенный между общей шиной и свободным выводом исследуемого преобразователя, умножители 7 и 8 напряжения, интеграторы 9-11 со сбросом в ноль, аналого-цифроэое вычислительное устройство 12 и блок 13 управления, соединенные соответствующим образом Элемент 6 отрицательного импеданса может быть реализован по схеме (см. фиг 2) и содержать операционный усилитель (ОУ) 1. постоянные резисторы 2-4. конденсатор 5. Эквивалентная индуктивность I. последовательное сопротивление R . Работа устройства по схеме на фиг. 1

проиллюстрирована временными диаграммами на фиг. 3.

Работает устройство следующим образом.

В начальный момент контакты переключателя 5 и ключа 4 находятся в положении, показанном на фиг. 1. По сигналу I блока управления (БУ) 13 происходит подключение источника 3 тока возбуждения к исследуемому преобразователю 1: по сигналу III

происходит обнуление интеграторов 9-11. По окончании действия импульса возбуждения начинается такт интегрирования сигналов U(t), V(t) и Q(t). По окончании такта интегрирования БУ 13 формирует сигнал IV

запуска аналого-цифрового вычислительного устройства (ВУ) 12, которое производит вычисление параметров w ,/ и К по формулам (4)-(6).

При необходимости БУ 13 формирует

сигнал I переключения полярности тока возбуждения и все операции повторяются аналогично описанным ранее. После окончания второго цикла интегрирования производится вычисление усредненных параметров vj(AVR),

/3 (AVR) и K(AVR) и степени S несимметрии преобразователя 1 по формулам (7)-(10). Формула изобретения 1. Способ определения параметров электромеханического преобразователя.

заключающийся в возбуждении преобразователя, нагруженного отрицательным сопротивлением, и анализе переходного процесса затухающих колебаний по сигналам напряжения, отличающийся тем,

что, с целью повышения точности определения параметров преобразователя, при анализе переходного процесса по око.нчании действия импульса возбуждения производят суммирование напряжения Ui(t) на исследуемом преобразователе напряжения U2(t) на отрицательном сопротивлении и напряжения Daft), равного шумовой составляющей сигнала Ui(t), взятого с обратным знаком, из полученной суммы U(t) напряжений формируют напряжения V(t) и Q(t), про- порциональные квадрату и кубу напряжения U(t), интегрируют напряжения U(t), V(t) и Q(t) в течение времени Т, затем возбуждают преобразователь вторым элек- .

трическим импульсом длительности и величины, но противоположной полярности, и проводят аналогичные суммирования и интегрирования напряжения, а собственную частоту W колебаний, степень /J затухания

и коэффициент К преобразования определяют по формулам:

с Mi I- I li l .

5 ThT+TTjT

W 1/r-liVr4 Ii/l3-3(li/l2)2 :

/ 0,5-V8.|22/(3 -11 13)

K WVM .Tli/lb

1 т-т

i / U(t) dt: I2 - 7 / V(t) dt; I3 о

где И

1 т / Q(t) dt - величины интегралов напря о

жений U(t), V(t), Q(t) получаемых при воэбуж- дении преобразователя первым импульсом;

И -интеграл напряжений U(t), полученный при возбуждении вторым импульсом;

г - постоянная времени интегрирования;

М и в - априорно известные значения инертной массы преобразователя и тока возбуждения.

2. Устройство для определения параметров электромеханического преобразо- вателя, содержащее источник тока возбуждения и элемент отрицательного сопротивления, первый вывод которого сосди2ог--СИ

нен с общей шиной устройства, а второй вывод является клеммой для подключения первого вывода исследуемого преобразователя, управляемый ключ и аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с блоком управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения числа одновременно измеряемых параметров преобразователя, в него введены три интегратора, два перемножителч напряжений, переключатель полярности тока и компенсационный электромеханический преобразователь, размещенный на основании, предназначенном для установки исследуемого преобразователя, при этом первый вывод компенсационного преобразователя является клеммой для подключения второго вывода исследуемого преобразователя, второй вывод компенсационного преобразователя соединен с обоими входами первого перемножмтеля, первым входом второго перемножителя, входом второго интегратора и вторым входом второго перемножителя, выход которого соединен с входом третьего интегратора, выходи всех интеграторов соединены с входами аналого-цифрового преобразователя.

1

фи2. 2Редактор Т. Шагова

Составитель А. Кашаев Техред М.Моргентал

. 3.

Корректор О. Густи