Вибропреобразователь Советский патент 1983 года по МПК G01P15/09 

(5) ВИБРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

V

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к пьезоэлектрическим виброизмерителям ускорения.

Известно устройство, в котором с целью уменьшения чувствительности виброизмерительного преобразователя к поперечным ускорениям, чувствительный элемент (пьезоэлемент ) выполнен в виде кольца, прижатого-к корпусу инерционной массы, выполненной Т-образной формы, центр тяжести которой совпадает с центром тяжести пьезоэлемента Cl i

Недостатком данной конструкции является то, что она не обеспечивает полной компенсации поперечной чувст.вительности вибропреобразбвателя, так как на нерабочих поверхностях пьезоэлемента происходит накопление заряда, способствующее пс вышению чувствительности вибропреобразователя в поперечном направлении. Применение чувствительного элемента в виде коль,ца значительно, снижает чувствитель,ность преобразователя в рабочем направлении. Кроме того, взаимосвязь между элементами системы инерционная масса - чувствительный элемент - корпус осуществляется посредствомсклеивания смежных поверхностей указанных элементов, что значительно ограничивает амплитудный Диапазон изfO меряемых виброускорений. Процесс

замены и подбора чувствительных элементов, с целью получения наименьших значений поперечной чувствительности, трудоемок и сложен.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является вибропреобразователь , содержащий размещенную в 20 корпусе инерционную массу с прикрепленным к ней пьезоэлементом, компенсационные электроды, расположенные диаметрально противоположно относительно пьезоэлемента нормально

к оси максимальной поперечной чувгствительности С2 J.

Недостатком известной конструкции является невысокая точность компенсации поперечной чувствительности вибропреобразователя, так как приравнивание значений зарядов, снимаемых с основных и компенсационных электродо происходит дискретно путем изменения площади компенсационных электродов нанесенных непосредственно на нерабочих поверхностях чувствительного элемента путем серебрения или использования проводящего клея и т.д. Следовательно, усложнен процесс при,равнивания зарядов, что снижает эффективность компенсации поперечной чувствительности и увеличивает время наладочных работ.

Цель изобретения - повьйвение томности компенсации поперечной чувствительности вибропреобразоватепя.

Указанная цель достигается тем, что в вибропреобразователе, содержащем размещенную в корпусе инерцион ную массу с прикрепленным к ней пьезоэлементом, компенсационные электроды, расположенные диаметрально противоположно относительно пьезоэлемента нормально к оси максимальной поперечной чувствительности, компенсационные электроды выполнены в виде упругих пластин, закрепленных в держателях, имеющих форму сегмента с радиусом кривизны, равным радиусу пьезоэлемёнта и установленных в корпусе с возможностью перемещения по оси максимальной поперечной чувствительности пьезоэлемёнта.

На фиг. 1 показана конструкция ви рои3мерительного преобразователя ускорения; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Вибропреобразователь содержит корпус 1, инерционный элемент 2, .имею щий пазы 3 на торце окружности через каждые 30°, чувствительный элемент , прикрепленный к инерционному элементу 2, пружину 5 крышку 6, имеющую шлиц 7 и две диаметрально противоположно расположенные направляющие (выступы) 8, входящие в пазы 3 инерционного элемента 2, (крышка 6 имеет выступ 9 для фиксации расположения пружины 5), плоские упругие электроды (пластины) 10, закрепленные в держателях 11 и расположенные диаметрально противоположно относительно чувствительного элемента Ц, держатели 11 выполнены в виде сегмента с радиусом кривизны, равным ра диусу чувствительного элемента Ц и жестко связаны с ползунками 12 изолируемой втулкой 13 ползунки 12 имеют возможность перемещения в горизонтальной плоскости в специальных направляющих Н посредством винтов 15, корпус 1 имеет отметки 16 по окружности для фиксации расположения .шлица 7.

Равенство радиусов кривизны сегментообразных держателей 11 и чувствительного элемента 4 дает возможность максимального облегчения упругих пластин (электродов 10 на нерабочей поверхности чувствительного элемента k, что обеспечивает варьирование в широких пределах площади соприкосновения и, следовательно, значений зарядов дополнительных (компенсационных ) электродов 10.

Компенсация поперечной чувствительности вибропреобразователя осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии упругие электроды 10 с помощью винтов 15 отодвигаются от чувствительного элемента k на некоторое расстояние .упругие электроды 10 не должны касаться чувствительного элемента tl Фиксируется расположение шлица 7 крышки 6 по сегментам 16 (относительно корпуса 1).

Вибропреобразователь крепится на вибраторе таким образом, что его ось чувствительности устанавливается перпендикулярно оси направления подвижной системы вибратора и расположение упругих электродов 10 сов падает с направлением оси подвижной, системы вибратора. Затем снимается диаграмма направленности исследуемого вибропреобразователя.

В частности, при определенном значении виброускорения снимается показание исследуемого вибропреобразователя. После этого снимается крышка 6- Совместно с крышкой 6 из корпуса вынимаются пружина 5 инерционный элемент 2 и чувствительный элемент Ц. Затем система крышка 6, пружина 5 и инерционный элемент 2 с чувствительным элементом 4 устанавливается дном кверху и переставляются направляющие 8 крышки 6 на последующие пазы 3 в корпусе 1 (расположенные через каждые 30°). После этого упомянутая система обратно встраивается в корпус 1 и далее шлиц 7 крышки 6 выставляется в положение, зафиксированное в первом случае. Следовательно, в данном случае происходит поворот инерционного 2 и чувствительного k элементов на ЗО относительно прежнего расположения. В данном положении снимаются показания исследуемого вибропреобразователя на том же уровне виброускорения. Вся процедура повторяется и для остальных дискретных положений (по кругу через каждые 30°/и после полного обо рота (на ЗбО°)чувствительного элемента k по полученной измерительной информации, являющейся диаграммой направленности иссдедуемого вибрс преобразователя, определяется направление вектора максимальной попереч ной чувствительности.Далее производит ся совмещение направлений вектора макс мальной поперечной чувствительности и .следуемого вибропреобразователя с направлением расположения компенсационных упругих электродов. Это осуществляётся посредством перестановки инерционного элемента 2 (совместно с чувствительным элементом k ) в соответствующее положение. После совпадения направлений век;гора максимальной поперечной чувстви тельности с направлением расположения компенсационных упругих электродов 10 производят перемещение держателей 11 в сторону чувствительного элемента k посредством поворота винтов 15, следовательно, происходит соприкосновение компенсационных упру гих электродов 10 с нерабочей поверхностью чувствительного элемента Ц. С момента соприкосновения прои ходит изменение величины заряда (накопленного на нерабочей поверхности чувствительного элемента tit снимаемого с компенсационных упругих электродов 10, и сличение его с величиной заряда, снимаемого с основных электродов 17 чувствительного элемента Ц, при определенном значении виброускорения. Плавное изменение площади соприкосновения компенсационных упругих электродов 10 с нерабочей поверхностью чувствительного элемента f происходит до тех пор (посредством поворота винта 13), гюка величина заряда, снимаемого с ком пенсационных упругих электродов Ю:. не станет равной значению величины заряда, снимаемого с основных электродов 17 чувствительного элемента k. После этого каждый- из компенсационных упругих электродов 10, расположенных на нерабочей поверхности чувствительного элемента , электрически соединяют с основным электродом 17 чувствительного элемента k противоположной полярности и производят фиксадию винта 15. Технико-экономической эффективностью предлагаемого вибропреобразователя ускорения является повышение точности измерения параметров вибрации за счет более полной компенсации поперечной чувствительности. Кроме того, в случае нарушения компенсации зарядов от поперечной чувствительности, что может быть вызвано старением и релаксационными явлениями чувствительного элемента ,и жесткости пружины, в предлагаемом устройстве имеется возможность заново провести регулирование системы и компенсацию поперечной чувствительности вибропреобразователя. Формула изобретения Вибропреобразователь, содержащий размещенную в корпусе инерционную массу с прикрепленным к ней пьезоэлементом, компенсационные электроды, расположенные диаметрально противоположно относительно пьезоэлемента нормально к оси максимальной поперечной чувствительности, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности компенсации поперечной чувстчит.ельности вибропреобразователя , компенсационные электроды выполнены в виде упругих пластин, закрепленных в держателях имеющих форму сегмента с радиусом кривизны, равным радиусу пьезоэлемента, и установленных в корпусе с возможностью перемещения по оси максимальной поперечной чувствительности пьезоэлемента. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 109258, кл. G 01 Р 15/09, 1957. 2.Авторское свидетельство СССР N 373626, кл. G 01 Р 15/09, 1971 (прототип).