4. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Вспомогательные устройства в виброизмерительной технике предназначены для осуществления функциональных связей между узлами, приборами и комплексами, для коммутации и согласования различных цепей, для крепления измерительных преобразователей и других деталей. Вспомогательные устройства позволяют расширить функциональные возможности аппаратуры для измерения вибрации и улучшить условия ее эксплуатации. К вспомогательным устройствам

относят электрические соединители, кабельные изделия, измерительные коммутаторы, легочники электропитания и другие приспособления и принадлежности [12, 13].

Электрические соединители предназначены для соединения токоведущих проводников и составных элементов приборов. Их широкое применение обусловлено блочно-узловой конструкцией аппаратуры. По виду сочленения внешнего контакта применяют соединители с резьбовым соединением (с помощью резьбовой накидкой гайки), с байопетным соединением (с быстросъемным фигурным замком-банонетом), с врубным соединением (непосредственное соединение блоков аппаратуры). По конструктивному исполнению соединители подразделяют на кабельные, устанавливаемые на кабели, приборные или блочные, укрепляемые на панелях приборов или блоков, и приборно-кабельные, которые устанавливают на кабели и панели приборов. Соединители изготовляют в виде розеток и вилок (полярные), а также с одинаковыми сочленяющимися частями (униполярные). Каждый соединитель имеет условное обозначение, состоящее из букв и цифр. Штепсельные разъемы серии применяют в электротехнической и электронной аппаратуре в цепях постоянного и переменного тока частотой до

Кабельные изделия — провода монтажные и установочные, кабели монтажные, переносные и силовые, шнуры соединительные.

Для передачи малых электрических сигналов в условиях воздействия вибрации и ударов, в том числе для передачи электрических сигналов от пьезоэлектрического вибропреобразователя, применяют антивибрационные (малошумящие) малогабаритные кабели Кабели имеют высокую стабильность антишумовых свойств во времени в условиях климатических и механических воздействий.

Измерительные коммутаторы. Эти устройства необходимы для образования соединений между выбранными точками контролируемого объекта и соответствующими устройствами измерительной системы. Коммутаторы могут быть универсаль ными, для которых не налагается ограничений на порядок подключения выходных точек объекта и измерительных каналов системы ко входам и выходам коммутатора, и специализированными, для которых при выполнении указанных соединений необходимо придерживаться определенного порядка и правил. В связи с этим специализированные коммутаторы обладают свойством канальности. Под каналом коммутатора подразумевают его часть, обслуживающую одно или несколько устройств контролируемого объекта.

Основные характеристики коммутаторов - коммутационный коэффициент (отношение сопротивления цепи в разомкнутом состоянии к сопротивлению в замкнутом состоянии), переключаемые напряжения (токи), частотный диапазон переключаемых сигналов, быстродействие (число переключений в единицу времени), вносимые искажения и паразитные связи, надежность.

По типу коммутирующих элементов измерительные коммутаторы делят на контактные, выполненные на механических элементах (реле, шаговые искатели и т. п.) и бесконтактные, выполненные на электронных элементах (диоды, транзисторы).

Контактные коммутаторы имеют большой коммутационный коэффициент, допускают переключение больших напряжений, но обладают малым быстродействием и относительно низкой надежностью, имеют большие габариты и массу.

Бесконтактные коммутаторы более быстродействующие, надежные и занимают небольшой объем, но коммутационные характеристики их хуже, а параметры зависят от температуры.

Источники электропитания. По функциональному назначению источники питания можно разделить на следующие группы: нестабилизированные источники питания постоянного тока, выпрямители; стабилизированные источники питания постоянного тока, стабилизированные выпрямители, стабилизаторы напряжения постоянного тока, стабилизаторы тока; преобразователи постоянного напряжения в переменное нестабилизированное, преобразователи постоянного напряжения в переменное стабилизированное.

По виду используемых источников электрической энергии различают:

1) источники вторичного электропитания, в которых в качестве первичного источника электроэнергии используется напряжение питающей сети;

2) автономные источники электропитания, содержащие какой-либо первичный источник электроэнергии.

Кроме перечисленных видов и групп имеются комбинированные (с питанием от сети и от встроенного в них автономного источника электроэнергии); многоканальные, т. е. обеспечивающие питание приборов или систем по нескольким гальванически развязанным каналам различными напряжениями и токами; лабораторные регулируемые для проведения экспериментов, испытаний, исследований; специальные, к которым относят источники электропитания во взрывобезопасном исполнении; предназначенные для работы в импульсном режиме, высоковольтные и т. д.

Источники электропитания для виброизмерительной аппаратуры должны не только обеспечивать определенные выходные параметры, но и удовлетворять всем другим требованиям, вытекающим из условий эксплуатации данного прибора или системы. Потребление электроэнергии прибором может быть различным. Количественно это оценивается потребляемой мощностью.

Основными параметрами, характеризующими источник вторичного нестабилизированного электропитания, являются напряжение и частота питающей сети, выходное напряжение, максимально-допустимый ток нагрузки и переменная составляющая выходного напряжения. Сопоставляя требующиеся для питания прибора показатели этих величин с указанными в технических данных на источники питания, подбирают такой источник, который соответствует этим требованиям.

Напряжение на выходе нестабилизированных источников питания может колебаться в широких пределах, что значительно ухудшает количество работы аппаратуры. Основными причинами этих колебаний являются изменение напряжения на входе выпрямителя и изменение нагрузки на его выходе. В тех случаях, когда такие колебания недопустимы, применяют источники стабилизированного питания, т. е. такие, у которых между источником первичной электрической энергии и нагрузкой установлено стабилизирующее устройство.

Основными параметрами, характеризующими качество работы стабилизатора напряжения, являются коэффициент стабилизации; выходное сопротивление (к величине выходного сопротивления предъявляются повышенные требования в тех случаях, когда данный источник электропитания используют в условиях значительного изменения тока нагрузки или для работы на импульсную нагрузку); коэффициент сглаживания

Отдельные элементы виброизмерительных устройств требуют поддержания неизменного значения тока. В этом случае между первичным источником электрической энергии и потребителем должен быть установлен стабилизатор тока.

Для оценки стабилизатора тока используют коэффициенты стабилизации по входному напряжению; стабилизации при изменении сопротивления нагрузки и пульсации по току.

Помимо параметров, характеризующих качество стабилизации, стабилизаторы постоянного тока (или напряжения) оцениваются по основному энергетическому показателю — коэффициенту полезного действия.

Учитывая гораздо меньшее применение в технике измерения вибрации удара и шума стабилизаторов переменного напряжения, перечислим дополнительные параметры, которыми они характеризуются — это стабильность выходного напряжения в зависимости от частоты питающего напряжения, коэффициент мощности, искажение формы кривой выходного напряжения.

Среди приборов для измерения вибрации имеется значительное количество таких, которые предназначены для постоянной или периодической работы в условиях отсутствия стационарной электрической сети. Такие приборы имеют автономные или комбинированные источники электропитания, выполненные в виде приставки к прибору или встроенные в него. В приборах, не требующих стабилизации питающего напряжения это могут быть просто гальванические элементы или аккумуляторы.

Первые допускают лишь однократное использование заключенных в них активных материалов. Такие источники целесообразно применять в портативной и переносной аппаратуре периодического использования, потребляющей небольшие токи. Гальванические элементы характеризуются значительными сроками сохранности (время, в течение которого они теряют не более 30 % начальной емкости).

При значительных токах потребления рекомендуется применять аккумуляторы. Работоспособность аккумулятора после разряда может быть восстановлена путем его заряда Наиболее распространенными в настоящее время являются кадмиево-никелевые герметичные аккумуляторы различной конфигурации: дисковые, цилиндрические и прямоугольные. В отличие от негерметичных эти аккумуляторы не требуют замены или долина электролита в процессе эксплуатации, могут работать в любом положении в пространстве

Виброизмерительные приборы, предназначенные для работы в стационарных и полевых условиях, целесообразно снабжать комбинированными источниками питания, состоящими из автономного первичного источника электроэнергии и дополнительного сетевого выпрямителя, стабилизированного или нестабилизированного. При работе в стационарных условиях прибор подключается к питающей сети. Если в качестве автономного источника применен аккумулятор, то одновременно с работой прибора в этом режиме осуществляется и подзаряд аккумулятора малым зарядным током.