Виброметр Советский патент 1981 года по МПК G01H11/00 

Изобретение относится к измеритель ной технике и предназначено для контроля ам.плитуд механических вибраций. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является виброметр, содержащий последовательно соединенные датчик, выполненный в виде основания, чувствительного к магнитному полю эле мента, закрепленного на основании, магнитного подвеса, включающего три параллельно расположенных магнита,два из которых жестко закреплены на основании и установленные перпендикулярно основанию и,параллельно двум жестко закрепленным магнитам направляющие, несущие третий магнит, усилитель,стре лочный ,инд икатор и включенную параллельно чувствительному элементу нелинейную нагрузку 1. Однако в этом виброметре подвижный относительно основания магнит, служащий одновременно инерционной массой, нaгpyж эн второй магнитной системой, . создающей управляющее магнитное .поле, которое воздействует на магниточувствительный электронный элемент, что значительно увеличивает габариты и вес устройства, а следовательно, огра ничивает область его применения. Цель изобретения - уменьшение размеров. Указанная цель достигается; тем, что чувствительный к магнитному полю элемент представляет собой магнитодиод. Кроме того, с целью формирования линейной выходной характеристики,последовательно с магнитодиодом включены параллельно соединенные коллекторная цепь транзистора, резистор и последовательно соединенные транзистор и диод. На чертеже показан общий вид виброметра . Виброметр содержит последовательно соединенные датчик, выполненный в виде нижнего основания 1, чувствительного к магнитному полю элемента, представляющего собой магнитодиод 2, закрепленный на основании 1, и магнитного подвеса, включающего три паргшлельно расположенных магнита 3,4 и 5, два из которых 3 и 4 жестко закреплены на основании 1 планками 6 и 7 и неподвижные, а один - 5- подвижный, и направляющие 8,и 9, установленные перпендикулярно основанию 1 и паргшлельно двум -жестко закрепленным на основании 1 неподвижным магнитам .3 и 4 и несущие третий подвижный магнит 5, а другой конец направляющих закреплен на магнитах с помощью верхнего основания 10 усилитель 11, стрелочный индикатор .12 и включенную параллельно чувствительному элементу нелинейную нагрузку, представляющую собой включенные последовательно с магнитодиодом 2, парал лельно соединенные коллекторную цепь транзистора 13, резистор 14 и последо вательно включенные транзистор 15 и диод 16, в базовые цепи транзисторов включены делители напряжения, состоящие из регулирующих резисторов 17 и 18 и постоянных сопротивлений 19 и 20 Резисторы 17 и 18 зашунтированы конденсаторами 21 и 22. Источник 23 пита НИН соединен с последовательно включенными магнитодиодом 2 и нелинейной нагрузкой. Датчик установлен на повер ности 24. Виброметр работает следующим образом. Механические колебания контролируемой поверхности 24 передаются нижнему основанию.датчика 1 и через планки 6 и 7 - верхнему основанию 10, а также жестко соединенным с конструктивными элементами основания неподвижным магнитам 3 и 4 и магнитодиоду 2. Неподвижные относительно основания 1 , магни.ты 3 и 4 взаимодействующий с ними разноименными полюсами подвижный магнит 5 устанавливаются с некоторым воздушным зазором.Тангенциальная составляющая магнитного потока в зазоре образует тангенциальную состав ляющую усилия, которое удерживает под вижный-магнит 5 на уровне неподвижных магнитов 3 и 4. Таким образом формиру ется широкоходовая магнитная пружина,обладающая жесткостью,зависящей от степени намагниченности матери ала магнитов и величины воздушного за зора между магнитами 3,4 и 5. При заданной массе подвижного магнита 5 рег лированием величины воздушного зазора устанавливается необходимая жесткость подвеса, а, следовательно, его резонансная частота. Магнитодиод 2 может быть размещен относительно торца под. нижнего магнита 5 в двух вариантах. В одном из них оси симметрии магнитодиода и магнита совпадают, при этом относительное перемещение магнитодиода и магнита приводит к формированию выходного сигнала с удвоенной частотой относительно частоты воздействия В другом варианте оси симметрии подвижного магнита 5 и магнитодиода 2 смещенц в плос1$ости колебаний на расстояние, равное наибольшей величине виброперемещения. Этот режим характеризуется равенством частот выходного сигнала и воздействия. В режиме виброметра инерционная масса - подвижный магнит 5, остается неподвижной, благодаря скольжению направляющих 8 и 9 в подшипниках основания 1 датчика При периодическом изменении положения подвижного магнита 5 относительно магнитодиода 2 происходит изменение величины магнитного потока, воздействующего на магнитодиод 2. Изменение магнитного потока сопровождается изменением внутреннего сопротивления магнитодиода 2, что становится причин рй появления в цели нагрузки переменной составляющей тока. При этом в начале процесса смещения осей подвижного магнита 5 и магнитодиода 2 чувствительность цепи к перемещению мала, она постепенно увеличивается до некоторого предела и далее опять уменьшается. Поэтому и в статическом и динa шчecкoм режимах зависимость приращения тока цепи от приращений перемещения имеет нелинейный характер. ,Для обеспечения линейного характера зависимости приращений напряжения нагрузки от перемещения, т.е. выходкой характеристики, нагрузка магнито-. диода 2 представляет собой параллельное соединение транзистора 13 линейного резистора 14 и транзситора 15 с диодом 16 в коллекторной цепи. При этом обеспечиваются равные приращения напряжения нагрузки, соответствующие равным приращениям перемещения,так как транзистор 13 формирует пьедестал вольтамперной характеристики нагрузки и пологий начальный участок, обеспечивающий наибольшую чувствительность виброметра в области наименьшей собственной чувствительности магнитояпода 2, транзистор 13 формирует крутой участок характеристики в области наибольшей собственной чувствительности, а транзистор 15 с диодом 16 обеспечивают наибольшую возможную чувствительность виброметра в области наименьшей собственной чувствительности системы магнитодиод 2 - магнит 5. Сформированный на нагрузке сигнал, несущий информацию о величине амплитуды виброперемещения, подается на усилитель 11 и через него - на стрелочный индикатор 12 со шкалой, отградуированной в единицах перемещения. Применение изобретений позволяет уменьшить габариты устройства, обеспечить линейность его характеристики, о повышает точность измерения вибрации малых объектов, Формула изобретения 1 Виброметр,содержащий последовательно соединенные датчик,выполненш-г в виде основания,чувствительного к магнитному полю элемента, закрепленного на основании, магнитного подвеса,включающего три параллельно расположенных магнита, два из которых жестко закреплены на основании и установленные перпендикулярно основанию и параллельно двум жестко закрепленным на последнем

магнитам направляющие, несущие третий магнит, удилитель, стрелочный индикатор и включенную параллельно чувствительному элементу нелинейную нагрузку отличающийся тем,что, с целью уменьшения размеров , чувствительный к магнитному полю элемент представляет собой магнитодиод.

2, Виброметр, по п. 1, отличающийся тем, что, с целью формирования линейной выходной характеристики, последовательно с магнитодиодом включены параллельно соединен.Hbfe коллекторнаяч цепь транзистора,резистор и последовательно соединенные транзистор и диод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2717154/18-28, кл.С 01 Н 11/00, 1979 (прототип).

АнмитуЗа