Акселерометр — SU 1363077 (original) (raw)
(21) 4084367 (22) 09.07.8 (46) 30.12.8 (71) Всесоюэ ский институ черной металл 24-10 Бюп. У 48 ный научно-иссл механизации ургии(72) Н.Н и Г.С.Лах (53) 531 (56) Авт У 348949Автор У 883745 В.И.Троцк опилов о 68 (088. ское св кл. С 0 ое свид кл. 6 0 идетельство СС Р 15/3, 197 тельство СССР Р 15/13, 198 пол ног дл мещениенденсатороя, которыйго сигнала ду смещения посл обеспечивает ра него.ланс к и вибхаемкостного пре формирует уров аэоват еспече ти при выходи ПОВЫШ ейв ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(57) Изобретене предназначе Измерения действующих значени роускорения работающих машин ниэмов. Цель изобретения - об ние стабильной чувствительнос расширении диапазона частот и ние точности измерений. При воздействии измеряемого ускорения по осичувствительности акселерометра инерционный элемент 8 смещается в сторону, сближаясь своим полюсом с одноименным полюсом одного нз наконечников 4 узла отрицательной жесткости.Магнитный зазор между полюсами инерционного элемента и одного из наконечников 2 магнитного корректорауменьшается. Взаимодействие полейодноименных полюсов наконечника 4 иинерционного элемента 8 создает эффект магнитного демпфирования, авзаимодействие полей противоположной ости наконечника 2 и инерцион лемента 8 увеличивает амплиту1136Изобретение относится к измерительной технике, а именно к виброметрии, предназначено для измерения действующих значений ниброускорения работающих машин и механизмов и можетбыть использовано для регистрацииуровней динамических знакопеременныхнагрузок механизмов, различных объектов при их вибрациях и ударах.Цель изобретения - обеспечениестабильной чувствительности при расширении диапазона частот и повышениеточности измерений,На чертеже представлен акселерометр, разрез.Лкселерометр содержит магнитнуюсистему из магнитного корректора,узла отрицательной жесткости, инерционного элемента и емкостный преобразователь. Магнитный корректор со" держит два кольцевых постоянных магнита 1, каждый из которых установленна кольцевом полюсном наконечнике 2,имеющем коническую форму внутреннейповерхности. Узел отрицательной жесткости содержит два саосных кольцевыхпостоянных магнита 3, один из которых установлен между цилиндрическимполюсным наконечником 4 и основанием5, а другой - между другим полюснымнаконечником 4 и крышкой 6. Основание 5 и крышка 6, выполненные из маг. нитопровадного материала, сопряженыс цилиндрическим корпусом 7, изготовленным из того же материала, и в целом составляют магнитопровод узла отрицательной жесткости. Инерционныйэлемент 8 представляет собой постоянный магнит, выполненный для повышения собственной .частоты в виде кольца уменьшенной массы (толщины) засчет использонания в качестве мате 30772 51015 2025 30 35 40 на расположенных колец: подвижную 9, установленную на инерционном элементе 8, и неподвижную 10, установленную на соответствующем полюсном наконечнике 4. Емкостный преобразователь подключен к схеме формирования выходного сигнала. По оси каждого наконечника 4 выполнена коническая зенковка 11 для образования кольцевой поверхности полюса наконечника идля центровки немагнитопронодной неподвижной оси 12, которая установлена между полюсами наконечников 4 в качестве направляющей для перемещения инерционного элемента 8. Магниты1 с наконечниками 2 установлены коаксиально наконечникам 4 и инерционному элементу 8 и закреплены внутри корпуса 7 с помощью кольцевых втулок13 и прокладок 14 из немагнитопроводного материала. Изменение числа или толщины прокладок 14 между крышкой 5, основаниемб и втулками 13 позволяет регулировать расположение полюсных наконечников 2 относительно инерционного элемента 8, находящегося во взвешенном состоянии, что дает возможность компенсировать смещение массы (статическую осадку) инерционного элемента 8 в состоянии покой относительно его нейтрального положения, являющегося искусственно созданным неподвижным началом системы отсчета, Изменение толщины прокладок 14 между полюсными наконечниками 2 позволяет в пределах амплитудного смещения инерционного элемента 8 выбрать оптимальный вариант изменения магнитного зазора между коническими поверхностями наконечников 2 и инерционным элементам 8 относительно начала системы45 50 риала для его изготовления магнитотвердого самарий-кобальтового сплавамарки КС 37, обладающего большой коэрцитинной силой, имеющего расположение "колена" кривой размагничиванияпо индукции В = Е (Н) н третьем квадрапте и позволяющего без снижения качества синовой характеристики изготавливать из него магниты малан толщины (нплоть до пленки), Емкостныйпреобразователь колебаний выполненн виде двух переменных конденсаторов, кажпый из которых расположен пообе стороны инерционного элемента 8и содержит две соосно размещенные обкладки выполненные в виде, коаксиальотсчета для максимальна возможногоспрямления нелинейного участка силовой характеристики подвеса. Крометого, изменением толщины прокладок14 между полюсными наконечниками 2 магнитная система акселерометра настраивается на заданное значение максимального ускорения. Магниты 1 и 3 подобраны попарно по равенству напряженности полей магнитов 1 между собой и магнитов 3 между собой, Выполнение этого условияпроверено путем измерения напряженности поля магнитов 1 и 3 с помощьюмиллитеслаамперметра Ф 4354/1, Уголконусности внутренней поверхности77 ВНИИПИ Заказ 6398/34 Тираж 776 Подписное Произв.-полигр: пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 13630 наконечников 2, их взаимное расположение относительно начала системы отсчета и отношение напряженностей полей между магнитамии 3 выбраны с учетом того, что сила притяжения5 ,.превышает силу отталкивания двух постоянных магнитов с одинаковой намагниченностью при одном и том же зазоре между ними в среднем на 20 .Принцип действия акселерометра основан на преобразовании механических колебаний исследуемого объекта в пропорциональные им электрические сигналы постоянного тока, которые затем усиливаются и измеряются с помощью прибора ПИили ПИили преобразуются с обеспечением формирования, дискретных сигналов при превышении объектом установленных уровней вибро ускорения.Акселерометр работает следующим образом.При нейтральном положении инерционного элемента 8, в начале системы 25 отсчета, электрическая схема формирования выходного сигнала акселерометра сбалансирована и выходной сигнал равен нулю. При воздействии измеряемого ускорения по оси чувствительности акселерометра инерционный элемент 8 смещается в сторону, противоположную направлению ускорения исследуемого объекта, сближаясь своим полюсом с одноименным полюсом одного из .35 наконечников 4 узла отрицательной жесткости. При этом магнитный зазор между полюсом инерционного элемента 8 и полюсом противоположной полярности одного из наконечников 2 магнитного корректора уменьшается. Происходит перераспределение воздействия магнитных .полей наконечников 2 и 4 на инерционный элемент 8, Взаимодействие полей одноименных полюсов наконечника 4 и инерционного элемента 8 создает эффект магнитного демпфирования, а взаимодействие полей . противоположной полярности наконечника 2 и инерционного элемента 8 увеличивает амплитуду смещения последнего. Смещение обеспечивает разбаланс конденсаторов емкостного преобразователя, который формирует уровеньвыходного сигнала. Введение в колебательную систему распределенных магнитных сил демпфирования и увеличение амплитуды смещения инерционного элемента способствует расширению диапазона измерения. Предложенные, коническая форма внутренней поверхности наконечников 2 и взаимное их расположение относительно начала системы отсчета обеспечивают перераспределение воздействия магнитных полей на инерционный элемент пропорционально скорости колебательного процесса, что поддерживает стабильность чувствительности акселерометра во всем диапазоне измеряемых частот и улучшает линейность силовой характеристики магнитного подвеса. Формула изобретения Акселерометр, содержащий кольцевой инерционный элемент на упругом подвесе, преобразователь перемещения инерционного элемента, узел отрицательной жесткости в виде замкнутого магнитопровода и двух постоянных магнитов, расположенных по обе стороны инерционного элемента и обращенных друг к другу полюсами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью стабили-. зации чувствительности при расшире" нии диапазона частот и повышения точности измерений, упругий подвес снабжен магнитным корректором в виде двух кольцевых постоянных магнитов с кольцевыми полюсными наконечниками, внутренние поверхности которых обращенсЭные к инерционному элементу, выполнены коническими, причем кольцевые магниты расположены между инерционным элементом и магнитами узла отрицательной жесткости с возможностью перемещения вдоль оси смещения инерционного элемента, инерционный элементвыполнен в виде постоянного магнита,обращенного своими полюсами к полюсам магнитов корректора разнополярнои однополярно к полюсам магнитов узла отрицательной жесткости.