Вибродатчик Советский патент 1993 года по МПК G01H11/02 

со

с

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышения точности вибродатчика за счет обеспечения регулирования жесткости упругого подвеса инерционного элемента. Вибродатчик содержит две цилиндрические пружины упругого подвеса, выполненные в виде немагнитных герметичных трубок, которые заполнены ферромагнитной жидкостью и распределенных по длине трубчатых пружин подмагничивающих обмоток. Эти обмотки соединены параллельно и подключены последовательно с регулировочным резистором к источнику питания фо- тоэлектрического преобразователя вибраций инерционного элемента. При протекании тока через обмотки меняется вязкость ферромагнитной жидкости, за счет чего регулируется жесткость пружин упругого подвеса. 6 ил.

Изобретение относится к виброметрии и может быть использовано для измерения виброперемещений различных объектов.

Цель изобретения - повышение точности за счет, регулирования жесткости упругого подвеса.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый вибродатчик, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - пружина установления инерционного элемента, продольный разрез; на фиг. 5 - то же, условное развернутое положение; на фиг. 6 - принципиальная электрическая схема фотоэлектрического преобразователя вибродатчика.

Вибродатчик состоит из механической и электрической частей

Механическая часть (фиг. 1-5) содержит светонепроницаемый корпус 1, размещенный в корпусе инерционный элемент 2 и упругий подвес этого элемента, выполненный в виде двух цилиндрических пружин 3 и - 4, закрепленных одними концами на корпусе, а другими - контактирующих с торцами инерционного элемента. Вибродатчик имеет фотоэлектрический преобразователь вибрации инерционного элемента 2 относительно корпуса 1. выполненный в виде слоя люминофора (осветителя) 5, нанесенного на наружную поверхность инерционного элемента, двух светочувствительных элементов (фоторезисторов) 6 (6i и 6а), установленных на кронштейне 7, закрепленном на инерционном элементе, и закрепленный на корпусе светомодулирующей шторки 8 со щелью (окном) 9, размещенной в зазоре между инерционным элементом 2 и кронштейном 7. Осветитель 5, шторка 8 и фоторезисторы 6 расположены в параллельных плоскостях, причем последние установлены вертик аль- но встык, а нижняя и верхняя кромки щели 9 совмещены в проекции с серединами высот светочувствительных площадок фооэ ю о ю со ю

торезисторов 6i и 62. Приливы кронштейна 7 расположены в центрирующих направляющих 10 в нижней части шторки 8. Каждая пружина (3,4) выполнена из упругого немаг нитного материала в виде герметичной трубной спирали, внутреннее замкнутое пространство 11 которой заполнено ферромагнитной жидкостью 12. На наружную боковую поверхность каждой пружины 3 или 4 намотана круговая обмотка 13, ветки которой равномерно распределены по длине соответствующей пружины. В целом вся подвижная система вибродатчика динамически сбалансирована.

Электрическая часть вибродатчика (фиг.6) содержит мостовую измерительную схему 14 с фоторезисторами (6i и 62) в смежных активных плечах и резисторами 15(151 и 152) в смежных пассивных плечах. Входная диагональ мостовой сх емы 14 подключена к источн.ику 16 постоянного напряжения, а ее выходная диагональ, соединена с индикатором 17, сочетающим в себе одновременно функции интегратора (фильтра нижних частот) и регистратора, например, с прибором магнитоэлектрической системы. Обмотки 13 пружин 3 и 4 через регулировочный резистор 18, кстати, отградуированный в единицах жесткости пружин 3 и 4. подключены (параллельно к источнику 16. Все однотипные элементы устройства имеют идентичные параметры.

Вибродатчик работает следующим образом.,

Механическая часть в сборе своим корпусом 1 крепится на исследуемом объекте и, исходя из его предполагаемой частотной характеристики, производится регулирование до достижения предпочтительного в конкретном случае значения упругости пружин 3 и 4 установления инерционного элемента 2 с определенной массой, т.е. выбор требуемого коэффициента жесткости К его упругого подвеса (где ). Для этого с помощью регулировочного резистора 18, ориентируясь на предварительно протарированные показатели, задается требуемая величина тока, протекающего от источника 16 через обмотку 13, установленную на каждой из пружин 3 и 4. Заданный ток, следуя по виткам обмотки 13, формирует соответствую- щее значение напряженности магнитного поля, которое пронизывает полость отдельной пружины и предопределяет степень вязкости находящейся в ней ферромагнитной жидкости. В результате, учитывая, что упругость трубчатой пружины слагается из составляющих постоянной жесткости материала ее стенки и варьируемой вязкости жидкой среды в полости, создается возможность установления данных упругой подвески инерционного элемента 2 с помощью подобных пружин 3 и 4, равно исходной продольной деформации последних, оптимальных для колебаний исследуемого объекта как по амплитуде, так и по частоте.

При колебании исследуемого объекта по закону X (t) вместе с ним также колеблется корпус 2 со шторкой 8, при этом инерционный элемент 2 с кронштейном 7 за счет подбора оптимального сочетания их массы и жесткости подвески для данной частоты остается на месте, отчего фоторезисторы 6 находятся в стационарном положении. На

5 стороне инерционного элемента с осветителем 5, обращенной к фоторезисторам 6, формируется световой поток постоянной освещенности, который модулируется при прохождении через щель 9 и в таком виде

0 падает на светочувствительные площадки фоторезисторов. Это приводит к пропорциональным изменениям величин сопротивлений последних, причем противофазно у соседних фоторезисторов в их вертикаль5 ном ряду, например

LRej.62 (t)(t),

где R - среднее значение сопротивления ® фоторезистора (при освещении половины светочувствительной площадки), когда X(t) 0;

A (t) - изменение приращения сопротивления фоторезистора. ° Ввиду того, что мостовая измерительная схема 14 запитывается постоянным на- . пряжением от источника 16, на ее выходе получаем электрический сигнал, пропорциональный закону X(t) исследуемого колеба- 0 ния, который поступает в индикатор 17. Формул а изо б ре тени я Вибродатчик, содержащий корпус, размещенный в корпусе инерционный элемент, упругий подвес этого элемента, выполненный в виде двух цилиндрических пружин, закрепленных одними концами на корпусе, а другими контактирующих с торцами инерционного элемента, закрепленный на инерционном элементе кронштейн и фотоэлектрический преобразователь его вибрации, выполненный в виде слоя люминофора, нанесенного на наружную поверхность инерционного элемента, двух светочувствительных элементов, дифференциально включенных в мостовую измерительную схему, источника питания этой схемы и закрепленной на корпусе светомодулирую- щей шторки, размещенной в зазоре между инерционным элементом и кронштейном,

5

0

5

отличающийся тем. что, с целью повышения точности за счет регулирования жесткости упругого подвеса, он снабжен подключенными к источнику питания и соединенными последовательно регулировочным резистором и двумя обмотками, витки

Щиг.2

каждой из которых распределены по длине соответствующей пружины и которые соединены параллельно, а пружины выполнены из упругого немагнитного материала в виде герметичных трубок, заполненных ферромагнитной жидкостью.

66

фиг.З

5 8

ft //

Фиг4

Щиг.5

i

8 6t fff 15Z f5t