SU1820232A1

SU1820232A1 - Vibration transducer

Info

Publication number: SU1820232A1
Application number: SU904827100A
Authority: SU
Inventors: Anatolij B Lukashenok; Askar Z Ishmukhametov
Original assignee: Rizhskij Krasnoznam Grazh
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1993-06-07

Description

Изобретение относится к виброметрии и может быть использовано для измерения виброперемещений различных объектов.The invention relates to vibrometry and can be used to measure vibration displacements of various objects.

Цель изобретения - повышение точности за счет, регулирования жесткости упругого подвеса.The purpose of the invention is to improve accuracy by adjusting the stiffness of the elastic suspension.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый вибродатчик, продольный разрез; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 пружина установления инерционного элемента, продольный разрез; на фиг. 5 - то же, условное развернутое положение; на фиг. 6 - принципиальная электрическая схема фотоэлектрического преобразователя вибродатчика.FIG. 1 schematically shows the proposed vibration sensor, longitudinal section; in Fig, 2 - section A-A in Fig. 1; in fig. 3 - section b-b in Fig. 1; in fig. 4 spring for setting the inertial element, longitudinal section; in fig. 5 - the same, conditional deployed position; in fig. 6 is a circuit diagram of the photoelectric converter of the vibration sensor.

Вибродатчик состоит из механической и электрической частей.The vibration sensor consists of mechanical and electrical parts.

• Механическая часть (фиг. 1-5) содержит светонепроницаемый корпус 1, размещенный в корпусе инерционный элемент 2 и упругий подвес этого элемента, выполненинерционного элемента. Вибродатчик содержит две цилиндрические пружины упругого подвеса, выполненные в виде немагнитных герметичных трубок, которые заполнены ферромагнитной жидкостью и распределенных по длине трубчатых пружин подмагничивающих обмоток. Эти обмотки соединены параллельно и подключены последовательно с регулировочным резистором к источнику питания фотоэлектрического преобразователя вибраций инерционного элемента. При протекании тока через обмотки меняется вязкость ферромагнитной жидкости, за счет чего регулируется жесткость пружин упругого подвеса. 6 ил. с• The mechanical part (Figs. 1-5) contains a light-proof housing 1, an inertial element 2 located in the housing and an elastic suspension of this element, an inertial element. The vibration sensor contains two cylindrical springs of an elastic suspension, made in the form of non-magnetic sealed tubes, which are filled with a ferromagnetic liquid and distributed along the length of the tubular springs of the magnetizing windings. These windings are connected in parallel and connected in series with a regulating resistor to the power source of the photoelectric converter of the vibration of the inertial element. When current flows through the windings, the viscosity of the ferromagnetic liquid changes, due to which the stiffness of the elastic suspension springs is regulated. 6 ill. with

Ό “ ный в виде двух цилиндрических пружин 3 и 4, закрепленных одними концами на корпу- ^sсе, а другими - контактирующих с торцами инерционного элемента. Вибродатчик имеет фотоэлектрический преобразователь вибрации инерционного элемента 2 относительно корпуса 1, выполненный в виде слоя люминофора (осветителя) 5, нанесенного на наружную поверхность инерционного элемента, двух светочувствительных элементов (фоторезисторов) 6 (61 и 62). установленных на кронштейне 7, закрепленном на инерци-. онном элементе, и закрепленный на корпусе светомодулирующей шторки 8 со щелью (окном) 9, размещенной в зазоре между инерционным элементом 2 и кронштейном 7. Осветитель 5, шторка 8 и фоторезисторы 6 расположены в параллельных плоскостях, причем последние установлены вертикально встык, а нижняя и верхняя кромки щели 9 совмещены в проекции с серединами высот светочувствительных площадок фо1820232 А1 торезисторов 6ι и 6г. Приливы кронштейна 7 расположены в центрирующих направляющих 10 в нижней части шторки 8. Каждая пружина (3,4) выполнена из упругого немаг^ нитного материала в виде герметичной трубной спирали, внутреннее замкнутое пространство 11 которой заполнено ферромагнитной жидкостью 12. На наружную боковую поверхность каждой пружины 3 или 4 намотана круговая обмотка 13. ветки которой равномерно распределены по длине соответствующей пружины. В целом вся подвижная система вибродатчика динамически сбалансирована.Ό "ny in the form of two coil springs 3 and 4 are fixed to one ends korpu- ^s lo, and other - in contact with the ends of the inertial element. The vibration sensor has a photoelectric converter of vibration of the inertial element 2 relative to the housing 1, made in the form of a phosphor layer (illuminator) 5 applied to the outer surface of the inertial element, two photosensitive elements (photoresistors) 6 (61 and 62). installed on the bracket 7, fixed on the inertia. element, and fixed on the body of the light-modulating shutter 8 with a slot (window) 9 located in the gap between the inertial element 2 and the bracket 7. Illuminator 5, shutter 8 and photoresistors 6 are located in parallel planes, the latter being installed vertically end-to-end, and the lower and the upper edges of the slit 9 are aligned in projection with the mid-heights of the photosensitive pads of the photo1820232 A1 of the 6ι and 6g toric resistors. The lugs of the bracket 7 are located in the centering guides 10 in the lower part of the shutter 8. Each spring (3,4) is made of an elastic non-magnetic material in the form of a sealed pipe spiral, the inner closed space 11 of which is filled with a ferromagnetic liquid 12. On the outer side surface of each spring 3 or 4 is wound a circular winding 13. whose branches are evenly distributed along the length of the corresponding spring. In general, the entire moving system of the vibration sensor is dynamically balanced.

Электрическая часть вибродатчика (фиг.6) содержит мостовую измерительную схему 14 с фоторезисторами (6ι и 62) в смежных активных плечах и резисторами 15 (151 и 15г) в смежных пассивных плечах. Входная диагональ мостовой сх'емы 14 подключена к источнику 16 постоянного напряжения, а ее выходная диагональ, соединена с индикатором 17, сочетающим в себе одновременно’функции интегратора (фильтра нижних частот) и регистратора, например, с прибором магнитоэлектрической системы. Обмотки 13 пружин 3 и 4 через регулировочный резистор 18, кстати, отградуированный в единицах жесткости пружин 3 и 4, подключены (параллельно к источнику 16. Все однотипные элементы устройства имеют идентичные параметры.The electrical part of the vibration sensor (Fig. 6) contains a bridge measuring circuit 14 with photoresistors (6ι and 62) in adjacent active arms and resistors 15 (151 and 15d) in adjacent passive arms. The input diagonal of the bridge circuit 14 is connected to a constant voltage source 16, and its output diagonal is connected to the indicator 17, which simultaneously combines the functions of an integrator (low-pass filter) and a recorder, for example, with a device of a magnetoelectric system. The windings 13 of springs 3 and 4 are connected through an adjusting resistor 18, by the way, calibrated in units of the stiffness of springs 3 and 4 (in parallel to the source 16. All elements of the same type have identical parameters.

Вибродатчик работает следующим образом.The vibration sensor works as follows.

Механическая часть в сборе своим корпусом 1 крепится на исследуемом объекте и, исходя из его предполагаемой частотной характеристики, производится регулирование до достижения предпочтительного в конкретном случае значения упругости пружин 3 и 4 установления инерционного элемента 2 с определенной массой, т.е. выбор требуемого коэффициента жесткости К его упругого подвеса (где К=Var). Для этого с помощью регулировочного резистора 18, ориентируясь на предварительно протарированные показатели, задается требуемая величина тока, протекающего от источника 16 через обмотку 13, установленную на каждой из пружин 3 и 4. Заданный ток, следуя по виткам обмотки 13, формирует соответствующее значение напряженности магнитного поля, которое пронизывает полость отдельной пружины и предопределяет степень вязкости находящейся в ней ферромагнитной жидкости. В результате, учитывая, что упругость трубчатой пружины слагается из составляющих постоянной жесткости материала ее стенки и варьируемой вязкости жидкой среды в полости, создается возмож ность установления данных упругой подвески инерционного элемента 2 с помощью подобных пружин 3 и 4, равно исходной продольной деформации последних, оптимальных для колебаний исследуемого объекта как по амплитуде, так и по частоте.The mechanical part, assembled with its body 1, is attached to the object under study and, based on its expected frequency response, regulation is carried out until the preferable value of the elasticity of the springs 3 and 4 is reached in the particular case, the establishment of the inertial element 2 with a certain mass, i.e. selection of the required stiffness coefficient K of its elastic suspension (where K = Var). To do this, using the adjusting resistor 18, focusing on the pre-calibrated indicators, the required value of the current flowing from the source 16 through the winding 13, installed on each of the springs 3 and 4. The specified current, following the turns of the winding 13, forms the corresponding value of the magnetic a field that penetrates the cavity of a separate spring and determines the degree of viscosity of the ferromagnetic liquid in it. As a result, taking into account that the elasticity of the tubular spring is composed of the constituents of the constant stiffness of the material of its wall and the variable viscosity of the liquid medium in the cavity, it becomes possible to establish the data of the elastic suspension of the inertial element 2 using similar springs 3 and 4, equal to the initial longitudinal deformation of the latter, optimal for vibrations of the investigated object both in amplitude and in frequency.

При колебании исследуемого объекта по закону X (t) вместе с ним также колеблется корпус 2 со шторкой 8, при этом инерционный элемент 2 с кронштейном 7 за счет подбора оптимального сочетания их массы и жесткости подвески для данной частоты остается на месте, отчего фоторезисторы 6 находятся в стационарном положении. На . стороне инерционного элемента с осветителем 5, обращенной к фоторезисторам 6, формируется световой поток постоянной освещенности, который модулируется при прохождении через щель 9 и в таком виде падает на светочувствительные площадки фоторезисторов. Это приводит к пропорциональным изменениям величин сопротивлений последних, причем противофазно у соседних фоторезисторов в их вертикальном ряду, например ;R 6J, 62 (t) = R ± ΔR[X(t)], где R - среднее значение сопротивления фоторезистора (при освещении половины светочувствительной площадки), когда X(t) = = 0;When the object under study oscillates according to the X (t) law, the body 2 with the shutter 8 also oscillates with it, while the inertial element 2 with the bracket 7, due to the selection of the optimal combination of their mass and suspension stiffness for a given frequency, remains in place, which is why the photoresistors 6 are located in a stationary position. On . On the side of the inertial element with the illuminator 5 facing the photoresistors 6, a luminous flux of constant illumination is formed, which is modulated when passing through the slit 9 and in this form falls on the photosensitive areas of the photoresistors. This leads to proportional changes in the resistance values of the latter, and in antiphase for neighboring photoresistors in their vertical row, for example; R 6J, 62 (t) = R ± ΔR [X (t)], where R is the average value of the resistance of the photoresistor (when half photosensitive area) when X (t) = = 0;

Δ R[X(t)] - изменение приращения сопротивления фоторезистора.Δ R [X (t)] - change in the increment of the resistance of the photoresistor.

Ввиду того, что мостовая измерительная схема 14 запитывается постоянным напряжением от источника 16, на ее выходе получаем электрический сигнал, пропорциональный закону X(t) исследуемого колебания, который поступает в индикатор 17.Due to the fact that the bridge measuring circuit 14 is powered by constant voltage from the source 16, at its output we obtain an electrical signal proportional to the law X (t) of the oscillation under investigation, which is fed to the indicator 17.

Claims

Claim

A vibration sensor containing a housing, an inertial element located in the housing, an elastic suspension of this element made in the form of two cylindrical springs fixed with one ends on the housing, and with the other in contact with the ends of the inertial element, a bracket attached to the inertial element, and a photoelectric converter of its vibration made in in the form of a phosphor layer applied to the outer surface of the inertial element, two light-sensitive elements differentially included in the bridge measuring circuit, a power supply of this circuit and a light-modulating shutter fixed to the body, located in the gap between the inertial element and the bracket, which is different. that, in order to increase accuracy by regulating the stiffness of the elastic suspension, it is equipped with an adjustment resistor and two windings connected to the power source and connected in series, the turns of each of which are distributed along the length of the corresponding spring and which are connected in parallel, and the springs are made of elastic non-magnetic material in the form of sealed tubes filled with ferromagnetic liquid.

1 A-A 9 7 fig!