Устройство иредназначено для раздельного измерения абсолютных линейных и угловых смещений в условиях одновременного их действия. Устройство относится к области аппаратуры для измерения кинематических параметров колебательного движеиия исследуемых объектов. Для измерения абсолютных линейных перемещений н скоростей в полевых условиях в качестве массовых приборов наибольшее раснространение получили маятниковые магнитоэлектрические вибрографы, созданные для решения задач сейсмометрии. Виброграф ВБП-3 иредназначен для намерения вертикальных и горизонтальных абсолютиых неремещений с амнлитудами до ± 300 мм без угловых смещений. Ои способен работать в условиях 50-кратиой перегрузки. Основной частью прибора ВБП-3 является маятник, состоящий из двух неравных, но близких по величине масс, размещенных снмметрично относительно осн вращения. Маятннк выполнен в виде алюминиевой рамы. Па раме по оси симметрии закреплены латунные иолуоси, которые вращаются в шарнкоподшииниках. Шарикоподшипники установлены в кронштейне, жестко связанном с наконечниками ностоянного магнита. зазоре между нолюснымн наконечниками и сердечником располагается рама из электролитической меди, жестко связанная с рамой маятника. На этой налютана индукциоиная катушка, в которой при колебаниях маятника иаводится Э.Д.С., нропорциональная угловой скорости вращения маятннка. В горизонтальном положении маятинк удерживается магнитными балансами, выполненными в виде пластин из мягкого железа. Они жестко укреилеиы на полуосях, находятся в иоле рассеивания силовых линий магнита и создают восстанавливающий момент. Период собствеииых колебаиий маятника Т 1,65 сек. Методом гальванометрической регистрации с помощьго осциллографа прибор позволяет запнсывагь вертикальиые н горизонтальные колебания в диапазоне частот 3-100 гц. В теоретических нредиосылках нри создании ВБП-3 н подобных ему одиомаяти.иковых приборов (ВПБ; ВЭГИК) допустимо, что их основания иеремещаются только нлоско-нараллельно. Однако угловое перемещение основания прибора в илоскости качания маятника вызывает отклонение маятника относительно магнита, которое эквивалеитно линейному плоско-параллельному перемещению основания, т. е. ирибор одинаково реагирует как на линейное п тоско-11араллелы1ое, так и на угловое колеuaTLMbiioc дилжспия. Очевидно, приборы с одним маятииком ирииципиально ие сиособиы различно реагировать на угловое и .чииейное иеремещение осиоваиия. Уто обстоятельство нриводнт к тому, что в ноказаиия одномаятниковых нриборов тина i3bil-3, где сооружеиия испытывают значительные угловые смещеиия, вносятся сун;ествениые искажения. Ошибки измереиня могут достигать сотен процентов. Предлагаемое изобретение нредназначено для устранения влняния угловых смещений основаиия на точность измереиия его линейных перемещений нутем установки на обн1,ем основании двух одинаковых одномаятннковы.х магннтоэлектрическнх вибрографов, маятиикп которых качаются вокруг общей горизоитальиой геометрической оси, центры тяжеети (качания) раснололсены симметричио отиосительно этой оси, а индукционные катушкн соединены последовательно в определенном порядке. В случае включения одной из иидукционных катущек в обратной иоследовательиости устраняется влияние лииейных перемещений основания иа точиость измереиия его угловых смещений. На фиг. 1 и 2 пзобра кен общий вид магиитоэлектрического вибратора ВБП-3 в двух проекциях. Описываемый виброграф содержит осиование /, илаику 2, постоянный магнит с полосными накоиечииками 3, кронштейн 4, крышку 5, резиновую ирокладку 6, клеммы 7, ручку и, ировод 9, сердечник 10, шарикоподщипник И, ограничительиую пластинку 12, полуось 13, винт разбаланса 14, раму 15, рамку с иидукционной катущкой 16, магнитный баланс П. Магнитоэлектрический виброграф с гальванометрической регистрацией на осциллограф представляет собой колебательную систему с двумя степенями свободы со связью через затухание. Одиа из частей этой системы - внброграф - обладает сиособноетью преобразовывать механнческне колебания в электрическне. Вторая часть системы - иитегрирующий гальванометр типа ГБ-Ш-3 - преобразует электрические колебания в цени в механические крутильные колебания зеркальца гальванометра. На основании с помощью двух планок закреплены параллельно два одинаковых внбродатчика. Каждый вибродатчнк содерл ;ит ностоянный магнит, к которому ирикреилен латунный кронштейн. В опорах кронштейна закреплены шарикоиодшииники. В середине кронштейна кренится съемный сердечник. Основная часть чувствительного элемента вибродатчнка - маятник - вьшолиена в виде алюмиииевой рамы, ио оси симметрии которой прикренлеиы латунные полуоси. Виутри рамы маятника закреплеиа рамка, в пазах ее памотаиа иидукцпоппая катушка Для обеспечеиия затухаипя рамка выиолнеиа из э„иектрической меди. Индукциоииая катущка маятника свободно иоворачивается в магиитиом цплнндрнческом зазоре. Вся подвижиая система из рамы с индукционной катушкой внита разбалаиса и ирлуосей образует маятиик. В горизоитальиом положении маятник удерживается магнитными балансами, закрепленными на полуосях иод некоторым углом к горизоиту. Оии иаходятся в поле рассеиваиня иостояииого магнита, стремятся занять иоложение, совпадающее с наиравлен.ием силовых липни, и создают восстанавливающий момент. От осевого смещеиия маятиик удерживается органнчительнымн нластинами. Индукционные катушки вибродатчиков соединены иоследователыю через среднюю клемму. К крайним клеммам иодсоедпиены концы выходной лииии, идущей иа осциллограф. Для герметизации внбродатчпков служат крыШка и резиновая ирокладка, которые поджимаются к основанию болтами. Для гранспортировки служит ручка. Вибродатчики установлены на основании так, что винты разбаланса, а следовательно, и центры тяжести (качаиия) маят1И1ков, располагаются симметричио относнтельио оси качания маятииков. Виброграф рабогает следующ,им образом. Нод дейсгвием виешпих сил основание прибора перемещается вверх на величниу z и одновременно поворачнвается вокруг оси качания маятииков по иаиравлению часовой стрелки на угол а. В силу инерционностн маятники стремятся сохранить свое иоложеиие и отклоняются на осях относительно лииии горизоита на одинаковый угол у, нричем их концы с виитамп иеремещаются к основанию. . Но одни маятиик отклоняется от средней линии магиита на угол вх, который образуется из угла поворота маятиика , возникающего от вертикальиого иеремещения осиоваиия вверх, и из угла а новорота основания (магнита) ирибора: . А другой маятиик отклоняется от средней линии магиита на угол вг, который иредставляет собой разиость между этими же углами у и а: Если теперь учесть, что сопротивление ийдукциоппых катушек маятииков одииаково, а повороты маятииков проис.ходят на углы BI и 02 () отиосительно магнитов за одно и то же вре,я, то величины токов, возникающих в ипдукциоииых катушках t и ь, будут различные. Так ток, возникающнй в индукционной
больше на At, а в индукционной катушке другого маятника тек 2 меньше на Лг, чем тот ток i, который возник бы в катушках при новороте маятников на угол у нри вертикальном плоско-иараллельном неремешении основания прибора вверх на величину z.
Так как катушки включены последовательно и токи fj н га нмеют одинаковое нанравление, то они суммируются и результируюший ток tp2, пропорциональный только величине вертикальной составляюшей скорости z нри перемещении основания вверх, поступает на вход интегрирующего гальванометра.
ti t + At; -At;
p ii+2 2t -z.
Гальванометр регистрирует колебания, пропорциональные величине вертикальной составляющей перемещения основания z.
Если, индукционные катущки включены навстречу друг другу, то при этом же движении основання вверх и повороте на угол а токн tl и 12 будут направлены навстречу, т. е. на гальванометр будет ноступать их разпость tp.:
ip, ii-12 2 А i - а.
Составляюш,ие токов t, соответствующие скорости вертикального иеремещеиия основания Z, взанмпо уничтожатся, а результнрующий ток 2At, пропорциональный угловой скоростн поворота основання а, ностунпт на вход интегрирующего гальванометра.
Последний зарегистрирует на пленке осциллографа колебания, пропорциональные углу а поворота основания прибора.
При регистрации с помощью высокочастотного гальванометра возможно, очевндно, измерение линейной н угловой скоростей перемещения основания прибора.
Прибор ВБП-5 обладает диапазоиом измерения цо смещению ± 400 1ыг и периодом собственных колебаний маятников « 2 сек.
Предмет изобретения
Магнитоэлектрический виброграф, содержащий маятники с индукцнонными катущками, постоянные магниты, магнитные балансы и шарнконодщипниковые опоры, отличающийся
тем, что, с целью исключения влияния угловых перемещений основания вибрографа на результаты нзмерений линейных перемещений или наоборот, он содержит два сейсмоприевдника, установленные на одном основании, с
маятниками, центры которых расположены симметрично относительно оси качания, плоскости качания маятников параллельны, а индукционные катушки соедннены друг с другом носледовательно, нричем одна из катушек
при измерении угловых перемещений электрически включена в обратной последовательности.
С/
,
