10. ДРУГИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ИНЕРЦИОННОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

Предварительные замечания. В предыдущих разделах рассмотрены в основном вопросы, касающиеся работы и применения датчиков инерционного действия, предназначенных для измерения параметров абсолютной вибрации в собственной системе отсчета тела, т. е. датчиков, устанавливаемых на тело; описаны датчики, измерительная система которых является инерционно-упругой с удерживающими связями. Однако класс измерительных устройств инерционного действия (ИД), используемых для измерения параметров абсолютной вибрации с помощью сил инерции, гораздо шире.

Рис. 36. Схема бесконтактного измерения многомерной абсолютной вибрации твердого тела с помощью шести прямолинейных датчиков

Настоящий раздел посвящен описанию других инерционных устройств, действие которых основано на использовании инерционно упругой системы с удерживающими связями и сил инерции. Эти устройства могут предназначаться для измерения параметров вибрации как в назначенной системе отсчета (НСО), так и в собственной системе отсчета (ССО) тела. В первом случае силы инерции используются пассивно — только для создания «инерциальной» системы отсчета, во втором — активно, т. е. для создания процесса измерения. Соответственно этому рассматриваемые устройства подразделяют на инерционные устройства кинематического принципа измерения и динамического принципа измерения (сейсмического типа). Теория работы этих устройств одинакова с теорией работы датчиков ИД, рассмотренной в предыдущих разделах главы, поэтому все приведенные ранее основные уравнения и зависимости приложимы и к этим устройствам. Следует отметить также измерительные устройства ИД, предназначенные для измерения максимальных ускорений [6, 17] (см. гл. VI, раздел 4).

Бесконтактные инерционные устройства предназначены для измерения параметров абсолютной вибрации в НСО (см. гл. VI, раздел 4). Часто устройства выполняют в виде бесконтактных датчиков (рис. 8, гл. VI), однако вместо датчика может быть и другой преобразователь — оптический, акустический и т. п. По аналогичной схеме выполняют и бесконтактные угловые датчики

На рис. 36 показана схема бесконтактного измерения многомерной вибрации твердого тела с помощью шести прямолинейных датчиков. На схеме указаны точки измерения и отвечающие им векторы чувствительности датчиков Параметры абсолютной вибрации измеряют в назначенной «инерциальной» системе отсчета при отсутствии движения совпадающей с собственной системой отсчета тела Рхуг. Параметры вибрации полюса и угловой вибрации тела находят путем следующих преобразований сигналов датчиков линейного перемещения

(скорости),

где — компоненты перемещения и скорости полюса вдоль оси компоненты углового перемещения и угловой скорости тела, сигнал датчика, чувствительность датчика; нормированная чувствительность датчиков; координаты точек, в которых осуществляют измерения Преимуществом измерений по сравнению с использованием датчиков сейсмического типа является отсутствие влияния поля силы тяжести. измерений: ограниченный снизу диапазон частот; зависимость чувствительности датчиков от начального зазора между датчиком и телом, малый диапазон измерения перемещений; средняя скорость гела в любом направлении должна равняться нулю.

Устанавливаемые вибрографы и виброметры — автономные инерционные устройства динамического принципа действия, предназначаются для записи и измерения абсолютных виброперемещений тел соответственно. Как правило, это механические измерительные устройства. При измерениях их устанавливают на исследуемый объект. В настоящее время их используют редко, в специальных случаях, например, когда наличие электричества недопустимо.

Устройства работают в зарезонансном режиме; рабочий диапазон частот у них невелик. Подробное описание таких устройств дано в работах [2, 6, 17].

Щупами называют контактные измерительные устройства прижимного гипа: их связь с исследуемым объектом в процессе измерения осуществляется с помощью силы. Щупы подразделяют на стационарные, закрепляемые на некотором массивном теле вблизи исследуемого объекта, и ручные, удерживаемые в руках в процессе измерения Стационарные и ручные щупы первого типа являются инерционными устройствами для измерения абсолютных виброперемещений тел в В основе их работы лежит запись движения стержня, прижимаемого к вибрирующему телу через пружину, присоединенную к исходному массивному телу, относительно которого и регистрируется движение. Эти устройства осуществляют регистрацию безотрывного виброперемещения стержня [2, 6] Ручные щупы второго типа являются инерционными измерительными устройствами для измерения параметров абсолютной вибрации тела в ССО. Прижимной стержень используют только для обеспечения связи с вибрирующим объектом и задания измерительной оси ССО. Устройство с инерционно-измерительной системой может работать как в режиме виброметра, так и в режиме акселерометра. Щупы, как правило, используют для измерения параметров вибрации сравнительно низкой частоты. Конструктивно их выполняют либо в виде автономных устройств (вибрографы, виброметры), либо в виде датчиков электроизмерительной аппаратуры [2, 6, 17].

Гироскопические устройства для измерения параметров угловой вибрации — «указатели поворота» на основе двухстепенного гироскопа [6]. Двухстепенный гироскоп, действие которого основано на использовании восстанавливающего момента упругого элемента, является устройством инерционного действия, имеющим

инерционно-упругую измерительную систему. Его можно использовать для измерения параметров низкочастотной угловой вибрации тела в собственной системе отсчета. Работа устройства описывается обыкновенным дифференциальным уравнением второго порядка, как и углового акселерометра. В отличие от акселерометра возбуждающим фактором для движения измерительной системы является скорость угловых колебаний тела, на котором устанавливают гироскопический измеритель [6],

Список литературы

(см. скан)