Устройство для измерения вибрации Советский патент 1993 года по МПК G01H11/08 

Изобретение относится к области виб- рометрии и может быть использовано для измерения вибрации в составе стационарных виброизмерительных систем.

Целью изобретения является обеспечение возможности определения чувствительности измерительных пьезокерамических пластин непосредственно при контроле.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для измерения вибрации; на фиг.2 - то же, электрическая схема.

Устройство для измерения вибрации содержит корпус 1, размещенные в нем две измерительные пьезокерамические пластины 2 и 3 с тремя электродами, рабочую пье- зокерамическую пластину 4 с электродом, изоляторы 5 и 6. инерционную массу 7, пружину 8, генератор 9 электрических сигналов, измерительный блок 10, коммутатор 11.

Рабочая пьезокерамическая пластина 4 размещена между измерительными и электрически изолирована от них изоляторами 5, 6. Между корпусом 1 и инерционной массой 7 установлена пружина 8. Электроды пьезокерамических пластин 2, 3, 4, генератор 9 и измерительный блок 10 соединены со входами и выходом коммутатора 11.

Устройство имеет два режима использования и работает следующим образом.

В режиме измерение (см, фиг.2) коммутатор 11 замыкает соответствующие электроды. При этом измерительные пьезокерамические пластины 2 и 3 работают как у обычного вибродатчика, сигнал с которых поступает на измерительный блок 10, а рабочая пьезокерамическая пластина 4 с генератором 9 электрических сигналов отключены.

В режиме поверка чувствительности (см. фиг.2) определение чувствительности измерительных пластин 2 и 3 производится на основе метода взаимности и состоит из трех этапов.

На первом этапе с помощью коммутатора 1 на рабочую пьезокерамическую пластину 4 от генератора 9 электрических сигналов подается сигнал частотой о и силой тока I, которая возбуждается и воздействует на измерительные пьезокерамические пла00

ю ел ю ш

Ч)

стины 2 иЭ, электрический сигнал с которых поочередно поступает на измерительный блок 10, где измеряются напряжения U« и

U43.

В соответствии с методом взаимности, величины указанных напряжений определяются следующими зависимостями:

и«-« .

Ч«- б .

где U«, СМз - напряжения холостого хода измерительных пластин 2 и 3 при возбуждении рабочей пьеэокерамической пластины 4; .

М§2, М& чувствительности по скорости измерительных пьезокерамических пластин 2 и 3 в режиме приема;

S|« - чувствительность по скорости пластины 4 в режиме излучения;

Z - суммарное механическое сопротивление всех колеблющихся элементов вибропреобразователя;

I - ток возбуждения частоты.

На втором этапе с помощью коммутатора 11 на измерительную пьезокерамиче- скую пластину 2 от генератора 9 электрических сигналов подается сигнал той же частоты (а и силы тока I, которая возбуждается и воздействует на измерительную пьезокерамическую пластину 3, электрический сигнал с которой поступает на измерительный блок 10, где измеряется напряжение U23, величина которого определяется следующей зависимостью:

U23

M&-S&4

(3)

где U23 - напряжение холостого хода измерительной пластины 3 при возбуждении измерительной пьезокерамической пластины

.

S& -чувствительностьизмерительной пьезокерамической пластины 2 в режиме

излучения.

На третьем этапе коммутатора 11 на измерительную пьезокерамическую пластину 3 от генератора 9 электрических сигналов подается сигнал той же частоты о и силы тока I, которая возбуждается и воздействует на измерительную пьезокервмичеекую пластину 2, электрический сигнал с которой поступает на измерительный блок 10, где измеряется напряжение Uaz, величина с которого определяется из выражения:

U32

. Mfe S-fe-i

(4)

где U32 - напряжение холостого ходе изме- 5 рительной пластины 2 при возбуждении измерительной пьезокерамической пластины 3; .

5|з - чувствительность измерительной пьезокерамической пластины 3 в режиме 10 излучения.

. Для определения искомых величин М& и М§з. используя зависимости ОН) составим следующие системы уравнений:

U« U43 U23

Mfe-Sfr-l . Z .

M&-S&-I Z .

Mfe-S&4

(5)

5

U42u«U32M -S -t

. -z ,

Mfe-S| -l

. z .

M&-S&-I

z

(6)

Так как для обратимых преобразователей (пьезокерамических пластин) справед- лив принцип взаимности:

М |i - S |t

М% -S&(7)

М|, -S&

Решим полученные системы уравнений (5) и (б) с учетом (7) и определим искомые значения чувствительности измерительных пьезокерамических пластин 2 и 3:

Mfe-j М$з-(

U42-U23-Z

U43I

U42-U32-Z U43

(8)

(9)

Известно, что на частотах ниже первого ре- зонанса вибропреобразователя суммарное механическое сопротивление всех его колеблющихся элементов определяется выра4tfJftUIAAkfltn№ PIVI4

,(10)

где m - масса вибропреобразователя.

Выражая чувствительность измерительных пьезокерамических пластик 2 и 3 по ускорению из соотношения:

55

-I-V

но

С учетом (10) получим окончательные зависимости для определения значений М& и М&

М&

4

Т

м|з-/

U«2 U23 Z

Цдз 10). U« Уза 2

U43 10)

Для определения значений М& и МЈз на другой частоте меняют частоту возбуждения электрического сигнала генератора 8 и повторяют процесс поверки.

Изобретение позволит повысить эффективность использования стационарных виб- роиэмерительных систем за счет повышения точности измерений, обусловленной возможностью определения чувствительности измерительных пластин вибропреобразователя непосредственно на контролируемом объекте.. .

10

15

20

Формула изобретения Устройство для измерения вибрации, содержащее преобразователь вибрации, выполненный из размещенных в корпусе двух измерительных и одной рабочей пьезо- керамических пластин с электродами, изолятора, инерционной массы и пружины, установленной между корпусом и инерционной массой, генератор и измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения возможности определения чувствительности измерительных пьезокерамических пластин при контроле, оно снабжено коммутатором, выходом подключенным к измерительному блоку, рабочая пьезокера- мическая пластина размещена между измерительными и электрически изолирована от них, а электроды пьезокерамических пластин и генератор соединены с входами коммутатора.

Изобретение относится к области виб- рометрии. Целью изобретения является повышение точности за счет обеспечения возможности определения чувствительности измерительных пластин. В устройстве для измерения вибрации рабочую пьезокерами- ческую пластину размещают между измери- тельными пластинами и электрически изолируют от них. При поверке чувствительности пьезокерамические пластины через коммутатор подключают к генератору и измерительному блоку, по показаниям которого рассчитывают чувствительность и учитывают ее при измерении вибрации. 2 ил.

f