SU1762127A1 - Vibrator power supply measuring unit - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к виброметрии и может быть использовано при измерении ортогональных составл ющих пространственного колебательного движени . Цель изобретени  - повышение точности измерени  вибрации за смет снижени  коэффициента поперечной чувствительности. Устройство - измерительный узел вибропреобразова- тслл содержит элемент поджати  измерительного узлз вибропреобрэзовател , выполненный в виде кольцевой гайки 1 с отверстием, Б котором расположен электромеханический преобразователь, выполненный в виде по меньшей мере из одного трубчатого пьезоэлектрического элемента 2, 3, расположенного между элементом поджати  измерительного узла вибропреобразовател  и элементом взаимодействи  электромеханического преобразовател , выполненным в виде пружины 4, радиальна  жесткость которой меньше осевой жесткости, взаимодействующей с инерционным элементом 5. выполненным в виде шара. 1 ил.The invention relates to vibrometry and can be used to measure the orthogonal components of a spatial oscillatory motion. The purpose of the invention is to improve the accuracy of vibration measurement for estimates of reducing the transverse sensitivity coefficient. The device - a vibrating transducer measuring unit contains a preload element of the measuring unit of a vibrating transformer, made in the form of an annular nut 1 with a hole, which is an electromechanical transducer made in the form of at least one tubular piezoelectric element 2, 3 located between the preload element of the measuring unit vibration transducer and an element of interaction of an electromechanical transducer, made in the form of a spring 4, the radial rigidity of which is he longer axial stiffness of interacting with the inertial element 5 formed as a ball. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к виброметрии и может быть использовано при измерении ортогональных составл ющих пространственного колебательного движени .The invention relates to vibrometry and can be used to measure the orthogonal components of a spatial oscillatory motion.

Известно устройство - измерительный узел вибропреобразовател , содержащий пр моугольную пластину и расположенный в центральной ее части со стороны, противоположной стороне ее касани  с инерционным элементом электромеханический преобразователь (авт.св. СССР № 645035, кл. G01 Н 1/04, 1977).A device is known - a measuring unit of a vibroconverter comprising a rectangular plate and located in its central part on the side opposite to its contact with the inertial element of an electromechanical transducer (ed. USSR No. 645035, Cl. G01, N 1/04, 1977).

Недостатком аналога  вл етс  низка  точность измерени  вибрации, обусловленна  высоким коэффициентом поперечной чувствительности, возникающим за счет из- гибной деформации при движении инерционного элемента вдоль поперечного направлени  пластины.The disadvantage of the analog is the low accuracy of vibration measurement due to the high transverse sensitivity coefficient, which is due to the flexural deformation during the movement of the inertial element along the transverse direction of the plate.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к за вленному устройству  вл етс  устройство - измерительный узел вибропреобразовател , содержащий электромеханический преобразователь , элемент поджатич электромеханического преобразовател , взаимодействующий с ним элемент взаимодействи  электромеханического преобразовател  с инерционным элементом вибропреобразовател . Электромеханический преобразователь выполнен в виде набора параллельно расположенных шайб или дисков с токопровод щими пластинами между ними, а элемент взаимодействи  электромеханического преобразовател  с инерционным элементом выполнен в виде диска. Элемент поджаги  измерительного узла к инерционному элементу выполнен в виде кольцевой гайки.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed device is a device - a vibration transducer measuring unit containing an electromechanical transducer, a preload element of an electromechanical transducer, an interacting element of interaction of an electromechanical transducer with an inertial element of the vibrator transducer. The electromechanical transducer is made in the form of a set of parallel washers or disks with conductive plates between them, and the interaction element of an electromechanical transducer with an inertial element is made in the form of a disk. The element of the ignition of the measuring unit to the inertial element is made in the form of an annular nut.

Недостатком прототипа  вл етс  низка  точность измерени  вибрации, из-за высокого коэффициента поперечной чувст (ЛThe disadvantage of the prototype is the low accuracy of vibration measurement, due to the high coefficient of transverse sensitivity (L).

СWITH

-ч-h

оabout

NN

Ю xjYu xj

витальности, обусловленной возникновением паразитного сигнала при перемощении инерционного элемента вдоль плоскости шайб или дисков,vitality due to the occurrence of a parasitic signal when repartitioning an inertial element along the plane of the washers or discs,

Цель изобретени  - повышение точности измерени  вибрации за счет снижени  коэффициента поперечной чувствительности .The purpose of the invention is to improve the accuracy of vibration measurement by reducing the coefficient of transverse sensitivity.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве - измерительном узле вибропреобразовател , содержащем электромеханический преобразователь, элемент поджати  электромеханического преобразовател , взаимодействующий с ним элемент взаимодействи  электромеханического преобразовател  с инерционным элементом вибропреобрззователл, электромеханический преобразователь выполнен в виде полого цилиндра, элемент взаимодействи  выполнен в виде пружины, радиальна  жесткость которой меньше осевой жесткости.The goal is achieved by the fact that in a known device, a measuring node of a vibro-converter, containing an electromechanical transducer, a preload element of an electromechanical transducer, an interacting element of an electromechanical transducer with an inertial element of a vibrating transducer, an electromechanical transducer is designed as a hollow cylinder radial stiffness which is less than axial stiffness.

На чертеже представлен вибропреобразователь с предложенным измерительным узлом,The drawing shows a vibration transducer with the proposed measuring node,

Устройство - измерительный узел виб- ропреобразовэтел  содержит элемент поджати  электромеханического преобразовател , выполненный в виде кольцевой гайки 1 с отверстием, в котором расположен электромеханический преобразователь, выполненный в виде полого цилиндра и состо щий по крайней мере из одного трубчатого пьезоэлектрического элемента (на фиг. показано два) 2,3, расположенного между Элементом поджэти  электромеханического преобразовател  и элементом взаимодействи  элктромеханического преобразовател  с инерционным элементом , выполненным в виде пружины, радиальна  жесткость которой меньше осевой жесткости, взаимодействующей с инерционным элементом 5, выполненным в виде шара. Пружины могут быть винтовыми с . пр моугольным сечением, радиальна  толщина которых меньше осевой, или прорезными 4, выполненными в виде цилиндра с прорез ми, причем толщина стенки цилиндра должна быть больше ширины соедин ющих звеньев, например, в два раза. Между трубчатыми пьезоэлектрическими элементами расположены токосъемники 6. Возможно выполнение инерционного элемента в виде куба с выступами, взаимодействующими с пружинами (на фиг. не показано). Три группы ортогональных измерительных узлов с помощью кольцевых гаек 1 закреплены в корпусе 7. Кажда  группа состоит из двух расположенных на одной оси измерительных узлов, с расположе ным между ними инерционным элементом 5. За счет поджати  с помощью кольцевых гаек 1 обеспечиваетс  безотрывное движение инерционного элемента 5.The device - a vibration transducer measuring unit contains a preload element of an electromechanical transducer, made in the form of an annular nut 1 with a hole in which an electromechanical converter is located, made in the form of a hollow cylinder and consisting of at least one tubular piezoelectric element (there are two shows in Fig. ) 2,3, located between the element of the pozhati electromechanical transducer and the element of interaction of an electromechanical transducer with an inertial element, made in the form of a spring, the radial rigidity of which is less than the axial rigidity interacting with the inertial element 5, made in the form of a ball. Springs can be screw with. rectangular cross section, the radial thickness of which is less than axial, or slotted 4, made in the form of a cylinder with slots, moreover, the thickness of the wall of the cylinder must be greater than the width of the connecting links, for example, twice. The current collectors 6 are located between the tubular piezoelectric elements. It is possible to perform an inertial element in the form of a cube with protrusions interacting with springs (not shown in the Fig.). Three groups of orthogonal measuring units with ring nuts 1 are fixed in housing 7. Each group consists of two measuring nodes located on the same axis, with an inertial element 5 located between them. By pressing with ring nuts 1, the inertial element 5 is continuously moving .

За вленное устройство работает следующим образом. При колебании корпуса 7 инерционный элемент 5 воздействует на каждый измерительный узел с силами, пропорциональными вектору воздействующейThe device operates as follows. When the housing 7 oscillates, the inertial element 5 acts on each measuring unit with forces proportional to the vector acting

0 вибрации, при этом составл юща  силы, действующа  вдоль аксиальной оси измерительного узла, вызывает сдвиговую деформацию трубчатых пьезоэлектрических элементов 2, 3, в результате на их боковых0 vibration, while the component of the force acting along the axial axis of the measuring node causes shear deformation of the tubular piezoelectric elements 2, 3, as a result of their lateral

5 поверхност х образуютс  электрические зар ды противоположного знака, пропорциональные этой составл ющей, которые снимаютс  токосъемниками 6. Составл юща  силы, действующа  в радиальном на0 правлении вызывает деформацию сжати -раст женил трубчатых пьезоэлектрических элементов 2, 3, к которой они нечувствительны , так как в силу аксиальной симметрии трубчатых пьезоэлектрических5 surfaces form electric charges of opposite sign, proportional to this component, which are removed by current collectors 6. The component of forces acting in the radial direction causes compression deformation — an increase in tubular piezoelectric elements 2, 3 to which they are insensitive, since axial symmetry force of tubular piezoelectric

5 элементов 2, 3, возникающие на их разных участках зар ды взаимно компенсируют друг друга. Дополнительное снижение поперечной чувствительности вибропреобра- зовэтел  достигаетс  за счет того, что5 elements 2, 3, arising on their different parts of the charge mutually compensate each other. An additional decrease in the transverse sensitivity of the vibrator is due to the fact that

0 радиальна  жесткость пружины 4 меньше ее осевой жесткости. В результате при смещении инерционного элемента 5 в радиальном направлении происходит изгиб пружины 4, вто врем , как смещение инерционногоэле5 мента 5 в аксиальном направлении практически полностью передаетс  трубчатому элементу.0 radial stiffness of spring 4 is less than its axial stiffness. As a result, when the inertial element 5 is displaced in the radial direction, the spring 4 is bent; at the same time, as the displacement of the inertial element 5 in the axial direction is almost completely transmitted to the tubular element.

Использование за вленного устройства позвол ет обеспечить достижение следую0 щих технико-экономических преимуществ: снижение коэффициента поперечной чувствительности , осуществл емое за счет использовани  в качестве электромеханического преобразовател  трубчатого элемента иThe use of the inventive device allows one to achieve the following technical and economic advantages: a decrease in the coefficient of transverse sensitivity, achieved by using a tubular element as an electromechanical converter and

5 введени  пружины, радиальна  жесткость которой меньше осевой жесткости. Это позвол ет повысить точность измерени  вибрации . Кроме того, предложенное техническое решение позвол ет расширить5 insertion of a spring whose radial rigidity is less than axial rigidity. This makes it possible to increase the accuracy of vibration measurement. In addition, the proposed technical solution allows to expand

0 частотный диапазон вибропреобразовател  в области высоких частот, так как в нем отсутствуют паразитные сигналы, возникающие в результате взаимодействи  шероховатости поверхностей инерционного0 the frequency range of the vibration transducer in the high-frequency region, since it lacks parasitic signals resulting from the interaction of the inertia surface roughness

5 элемента и промежуточного диска прототипа в процессе их взаимного перемещени .5 of the element and the intermediate disk of the prototype in the process of their mutual movement.

Claims (1)

Формула изобретени  Измерительный узел вибропреобразовател , содержащий электромеханическийThe invention The measuring unit of the vibration transducer, containing electromechanical преобразователь, элемент поджати  электромеханического преобразовател , взаимодействующий с ним элемент взаимодействи  электромеханического преобразовател  с инерционным элементом вибропреобразовател , отл ичающийс  тем, что, с цельюtransducer, a preload element of an electromechanical transducer, an interacting element with it of an interaction of an electromechanical transducer with an inertial element of the vibrator transducer, which differs in that за счет снижени  коэффициента попереч ной чувствительности, электромеханиче ский преобразователь выполнен в вид полого цилиндра, элемент взаимодействи электромеханического преобразовател выполнен в виде пружины, радиальна  жесdue to a decrease in the transverse sensitivity coefficient, the electromechanical converter is made in the form of a hollow cylinder, the interaction element of the electromechanical converter is made in the form of a spring, radially повышени  точности измерени  вибрации ткость которой меньше осевой жесткости.improving the accuracy of vibration measurement, the capacity of which is less than the axial stiffness. за счет снижени  коэффициента поперечной чувствительности, электромеханический преобразователь выполнен в виде полого цилиндра, элемент взаимодействи  электромеханического преобразовател  выполнен в виде пружины, радиальна  жесdue to a decrease in the transverse sensitivity coefficient, the electromechanical converter is made in the form of a hollow cylinder, the interaction element of the electromechanical converter is made in the form of a spring, radially