RU2436056C1 - Device for indication of level of vibration - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: in device for indication of level of vibration containing vibration converter and unit of indication, vibration converter also corresponds to unit of energy source in form of piezo-electric plate with electrodes, while unit of indication is made on base of aluminium oxide base with indicator electrodes applied on it. A layer of electro-phosphor is inserted between the electrodes. The unit of energy source and unit of indication are commuted with outputs. ^ EFFECT: ensuring continuous operation of device for indication of level of vibration on base of energy saving technology, ie without maintenance and external sources of energy. ^ 3 dwg

Description

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для диагностики измерения частоты вибрации объекта в процессе его эксплуатации.The invention relates to a vibration measuring technique and can be used in instrumentation and mechanical engineering for the diagnosis of measuring the frequency of vibration of an object during its operation.

Известно устройство для измерения вибрации (заявка на изобретение, RU, 94030370, A1, G01H 1/08), содержащее воспринимающее основание, которое снабжено двумя горизонтально расположенными плоскими пластинами с размещенной между ними резиновой камерой, внутренняя полость которой заполнена наполнителем (например, 38%-ным раствором серной кислоты). Нижняя плоская воспринимающая пластина снабжена магнитами и закреплена на опорной поверхности объекта. К ней прикреплен вертикально размещенный стержень, в верхней части которого шарнирно закреплена стрелка. Кроме того, на верхней плоской пластине вертикально закреплена ось с размещенным на ней барабаном, снабженным часовым механизмом и шкалой, что позволяет записывать стрелкой значение измеряемой вибрации.A device for measuring vibration (patent application, RU, 94030370, A1, G01H 1/08) is known, comprising a receiving base, which is provided with two horizontally arranged flat plates with a rubber chamber located between them, the inner cavity of which is filled with filler (for example, 38% solution of sulfuric acid). The lower flat receiving plate is equipped with magnets and mounted on the supporting surface of the object. A vertically placed rod is attached to it, in the upper part of which an arrow is pivotally fixed. In addition, on the upper flat plate, an axis is vertically fixed with a drum placed on it, equipped with a clockwork and a scale, which allows the arrow to record the value of the measured vibration.

Недостатком данной конструкции является наличие механических частей (часовой механизм со шкалой), что отрицательно сказывается на надежности устройства. Кроме того, для приведения часового механизма в действие требуется наличие внешнего источника.The disadvantage of this design is the presence of mechanical parts (clockwork with a scale), which negatively affects the reliability of the device. In addition, an external source is required to bring the clockwork into action.

Известен датчик вибрации на основе пьезоэлектрической пленки (каталог Measurement Specialties, Inc., Piezo Film Sensors. Technical Manual. P/N 1005663-1 REV В 02 APR 99), который состоит из пьезоэлектрической пластины в виде пленки. При воздействии вибрации пьезоэлемент вырабатывает электрический сигнал, который усиливается операционным усилителем.A known vibration sensor based on a piezoelectric film (catalog Measurement Specialties, Inc., Piezo Film Sensors. Technical Manual. P / N 1005663-1 REV B 02 APR 99), which consists of a piezoelectric plate in the form of a film. When exposed to vibration, the piezoelectric element generates an electrical signal that is amplified by an operational amplifier.

Недостатком данного устройства является то, что в процессе его работы необходимы операционный усилитель и внешний источник питания.The disadvantage of this device is that in the process of its operation, an operational amplifier and an external power source are required.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство для контроля вибрации (заявка на изобретение, RU, 94020075, A1, G01H 11/00), содержащее корпус, выполненный из полимера, переднюю и заднюю крышки, виброщуп и последовательно соединенные вибропреобразователь, операционный усилитель, усилитель напряжения, усилитель мощности, блок светодиодной индикации, микровыключатель и подстроечное сопротивление. Устройство обеспечивает возможность определять изменения спектра вибрации и его колебания с помощью визуального наблюдения за работой светодиодов. Устройство изготовлено на микроэлектронной базе.The closest in technical essence to the proposed solution is a device for controlling vibration (patent application, RU, 94020075, A1, G01H 11/00), comprising a housing made of polymer, front and rear covers, a vibration probe and a vibration transducer connected in series, an operational amplifier , voltage amplifier, power amplifier, LED display unit, microswitch and tuning resistance. The device provides the ability to detect changes in the spectrum of vibration and its vibrations using visual observation of the LEDs. The device is made on a microelectronic base.

Недостатком описанного устройства является то, что оно содержит усилители, что предусматривает наличие электрического источника энергии. Уровни вибрации отображаются группами светодиодов, то есть индикатор отображает информацию об уровне вибрации дискретно, с определенной точностью, которая ограничивается количеством светодиодов.The disadvantage of the described device is that it contains amplifiers, which provides for the presence of an electrical energy source. Vibration levels are displayed by groups of LEDs, that is, the indicator displays information about the vibration level discretely, with a certain accuracy, which is limited by the number of LEDs.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является обеспечение непрерывной работы устройства для индикации уровня вибрации на основе энергосберегающих технологий, то есть без обслуживания и без внешних источников энергии, таких как стационарная электросеть, гальванические элементы, аккумуляторы и т.п.The problem solved by the invention is to ensure the continuous operation of the device for indicating the level of vibration based on energy-saving technologies, that is, without maintenance and without external energy sources, such as a stationary power grid, galvanic cells, batteries, etc.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для индикации уровня вибрации, содержащем вибропреобразователь и блок индикации, вибропреобразователь является также блоком источника энергии в виде пьезоэлектрической пластины с электродами, а блок индикации выполнен на основе алюмооксидного основания с нанесенными на него электродами индикатора, между которыми находится слой электролюминофора, блок источника энергии и блок индикации коммутируются выводами.The problem is solved in that in the device for indicating the level of vibration containing the vibration transducer and the display unit, the vibration transducer is also a power source unit in the form of a piezoelectric plate with electrodes, and the display unit is made on the basis of an alumina base with indicator electrodes deposited on it, between which is located the electroluminophore layer, the power source unit and the display unit are switched by terminals.

Использование возобновляемого источника питания в виде пьезоэлектрической пластины существенно повышает надежность устройства, так как отпадает необходимость в обслуживании индикатора, то есть в подзарядке или смене источников питания.The use of a renewable power source in the form of a piezoelectric plate significantly increases the reliability of the device, since there is no need to service the indicator, that is, to recharge or change the power sources.

Использование электролюминофора дает возможность более наглядно наблюдать изменение частоты вибрации на контрольном объекте, так как яркость свечения электролюминофора пропорциональна расстоянию между электродами. Учитывая, что электроды выполнены в виде расходящихся полос, полная засветка области электролюминофора произойдет только при возникновении максимальной рассчитанной частоты. На более низких частотах будет засвечена лишь часть области электролюминофора.The use of the electroluminophore makes it possible to more clearly observe the change in the vibration frequency at the control object, since the brightness of the glow of the electroluminophore is proportional to the distance between the electrodes. Considering that the electrodes are made in the form of diverging strips, a complete illumination of the electroluminophore region will occur only when the maximum calculated frequency occurs. At lower frequencies, only part of the electroluminophore region will be illuminated.

В описываемых выше аналогах и прототипе предусмотрено наличие блоков, образующих интерфейс между блоками индикации и вибродатчиком. Интерфейс служит для преобразования, усиления сигнала, поступающего с датчика. В предлагаемом устройстве для индикации уровня вибрации такое связующее звено не требуется. Засветка электролюминофора обеспечена оптимально подобранными геометрическими размерами и свойствами пьезоэлектрической пластины и электролюминофра.In the above analogues and prototype provides for the presence of blocks that form the interface between the display units and the vibration sensor. The interface is used to convert, amplify the signal from the sensor. In the proposed device for indicating the level of vibration, such a link is not required. The illumination of the electroluminophore is ensured by optimally selected geometric dimensions and properties of the piezoelectric plate and electroluminophore.

Дополнительным преимуществом предлагаемого устройство является его автономность.An additional advantage of the proposed device is its autonomy.

Отсутствие механических частей обеспечивает предлагаемому устройству надежность в эксплуатации.The absence of mechanical parts provides the proposed device with reliable operation.

Основное отличие от прототипа состоит в том, что в качестве источника питания устройства используется возобновляемый источник энергии на основе пьезоэлектрического эффекта.The main difference from the prototype is that a renewable energy source based on the piezoelectric effect is used as the device’s power source.

Предлагаемое изобретение поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:

Фиг.1 - Общий вид устройства для индикации уровня вибрации;Figure 1 - General view of a device for indicating the level of vibration;

Фиг.2 - Блок источника энергии;Figure 2 - Block source of energy;

Фиг.3 - Блок индикации.Figure 3 - block display.

Устройство для индикации уровня вибрации состоит из пьезоэлектрической пластины (1), жестко закрепленной с одной стороны на объекте, на котором контролируется уровень вибрации. Электроды (2) пьезоэлектрической пластины (1) представляют собой токопроводящий материал, нанесенный на верхнюю и нижнюю стороны пластины, с выводами (3), необходимыми для соединения с выводами (4) электродов индикатора (5). Электроды индикатора (5) выполнены с использованием алюмооксидной технологии на алюмооксидном основании (6) в виде двух расходящихся полос. Между ними нанесен слой электролюминофора (7), служащий шкалой уровня вибрации. Основание выполнено с возможностью закрепления его в любом доступном для наблюдения месте.A device for indicating the level of vibration consists of a piezoelectric plate (1), rigidly fixed on one side to the object, which controls the level of vibration. The electrodes (2) of the piezoelectric plate (1) are a conductive material deposited on the upper and lower sides of the plate, with leads (3) necessary for connecting to the leads (4) of the indicator electrodes (5). The indicator electrodes (5) are made using alumina technology on an alumina base (6) in the form of two diverging strips. A layer of electroluminophore (7) is applied between them, which serves as a scale for the level of vibration. The base is made with the possibility of fixing it in any place accessible for observation.

Работает устройство для индикации уровня вибрации следующим образом: пьезоэлектрическая пластина, жестко закрепленная на объекте контроля, колеблется под действием вибрации. Геометрические размеры пластины подобраны так, чтобы первая собственная частота пластины являлась максимально возможной частотой вибрации, возникающей на объекте контроля. При вибрации пьезоэлектрической пластины механическая энергия вибрации преобразуется в электрическую энергию. Электрическая энергия представляет собой переменные высокое электрическое напряжение и малые токи, что является необходимым условием для работы электролюминофора. С повышением частоты вибрации, воздействующей на объект контроля, повышается электрическая энергия, вырабатываемая пьезоэлектрической пластиной, вследствие чего повышается уровень засвечивания шкалы электролюминофора. Это наглядно показывает уровень частоты вибрации. Уровень шкалы, засвеченный электролюминофором, прямо пропорционален уровню вибрации на объекте контроля.The device for indicating the vibration level works as follows: a piezoelectric plate rigidly fixed to the control object oscillates under the influence of vibration. The geometrical dimensions of the plate are selected so that the first natural frequency of the plate is the maximum possible frequency of vibration that occurs at the control object. When the piezoelectric plate is vibrated, the mechanical energy of the vibration is converted into electrical energy. Electric energy is an alternating high voltage and low currents, which is a prerequisite for the operation of an electroluminophore. With an increase in the frequency of vibration acting on the control object, the electric energy generated by the piezoelectric plate increases, as a result of which the level of illumination of the electroluminophore scale increases. This clearly shows the level of vibration frequency. The level of the scale illuminated by the electroluminophore is directly proportional to the level of vibration at the test object.

Таким образом, использование возобновляемого источника энергии на основе пьезоэлектрического эффекта и индикации на основе электролюминофора в предлагаемом устройстве позволяет решить поставленную авторами задачу.Thus, the use of a renewable energy source based on the piezoelectric effect and indications based on the electroluminophore in the proposed device allows us to solve the problem posed by the authors.

Claims (1)

Устройство для индикации уровня вибрации, содержащее вибропреобразователь и блок индикации, отличающееся тем, что вибропреобразователь является также блоком источника энергии в виде пьезоэлектрической пластины с электродами, а блок индикации выполнен на основе алюмооксидного основания с нанесенными на него электродами индикатора, между которыми находится слой электролюминофора, блок источника энергии и блок индикации коммутируются выводами. A device for indicating the level of vibration, comprising a vibration transducer and an indication unit, characterized in that the vibration transducer is also a power source unit in the form of a piezoelectric plate with electrodes, and an indication unit is made on the basis of an alumina base with indicator electrodes deposited on it, between which there is an electroluminophore layer, the power source unit and the display unit are commutated with leads.

Images