Рекордеры

Рекордеры механической записи могут быть электромагнитные, электродинамические, пьезоэлектрические. Наиболее надежной конструкцией обладает электромагнитный рекордер (рис. 6.6). Ферромагнитный якорь из магнитомялкого материала может поворачиваться вокруг торсионной оси вместе с жестко скрепленным с ним резцом. Якорь помещен между парой -образных наконечников сильного постоянного магнита и охвачен обмоткой, через которую пропускается ток записываемого сигнала.

Характеристики рекордера могут быть получены на основании формул параграфа 3.7. В первую очередь интерес представляет амплитудно-частотная характеристика записи рекордера, т. е. отношение амплитуды скорости резца к амплитуде напряжения на

его зажимах. Используем выражение (3.63) для чувствительности преобразователя-двигателя, полагая, что соответствует напряжению подводимому к рекордеру, скорости и колебаний якоря с резцом! Тогда в выражении электрическое сопротивление обмотки заторможенного рекордера, которое состоит из ее индуктивного и активного сопротивлений: механическое сопротивление подвижной части рекордера при отсутствии тока в обмотке; оно складывается из инерционного сопротивления массы якоря, упругого сопротивления торсионного подвеса на оси и активного механического сопротивления потерь: Активное сопротивление как показано ниже, должно быть большим, и с этой целью между наконечниками и якорем помещают специальную резину с большим коэффициентом потерь или пропитанные вязким маслом слои тонкой бумаги.

механическое сопротивление нагрузки сопротивление звуконосителя (лакового слоя) резанию, которое можно принять чисто активным

Рис. 6.6. Электромагнитный рекордер: 1 - П-образные наконечники магнита; 2 — якорь с резцом, 3 — упругие торсионные полуоси; 4 — обмотка; 5 — демпфирующие прокладки

М - коэффициент электромеханической связи, который определяется в соответствии с ф-лой (3.76). Следует отметить, что переменный поток рассматриваемом рекордере разделен на две части, а постоянный протекает только через концы якоря, находящиеся между противоположными торцами двух -образных наконечников. В этом случае под сечением 5 в следует понимать сечение двух торцов -образного наконечника. Коэффициент электромеханической связи можно выразить через индукцию В в зазоре, создаваемую постоянным магнитом, тогда для модуля искомой чувствительности можно написать:

Затухание механической системы, как говорилась выше, должно быть большим, так как иначе - слагаемое в квадратных скобках в знаменателе (6.3) будет вызывать резко выражений минимум при и характеристику чувствительности не удастся сделать гладкой функцией частоты. Таким образом, величина должна быть не менее нескольких единиц. Индуктивность обмотки может быть найдена по числу ее витков и магнитному сопротивлению цепи где V — приведенная длина железного магнитопровода полюсных наконечников и магнита, I — длина воздушного зазора, в см.

На средних частотах индуктивное сопротивление превалирует над омическим сопротивлением катушки. Это значит, что на резонансе, при произведение по модулю не меньше, чем Ом. Последнее слагаемое в знаменателе выраженное также через число витков катушки, длину зазора и магнитопровода, имеет вид: Ом. Отношение этого сопротивления к подсчитанному выше модулю реактивного сопротивления составит

Если рабочий диапазон частот рекордера лежит в пределах 50—10000 Гц, то резонансную частоту механической системы дует выбирать около среднегеометрической частоты этого диапазона: При индукции в зазоре около Гаусс эквивалентной массе подвижной системы сечении зазора длине зазора и пренебержимо малой величине V интересующее нас отношение составит Это означает, что при достаточно большом затухании даже на резонансе подвижной системы рекордера величиной в знаменателе (6.3) можно пренебречь при приближенном рассмотрении частотной характеристики чувствительности рекордера. Тогда (6.3) упрощается и переходя к модулю получим:

Представим характеристику (6.4) рекордера в следующем виде:

Первое слагаемое правой части -постоянная величина, определяющая абсолютную величину чувствительности, и пока его рассматривать не будем. Второе слагаемое в области также постоянно и близко к нулю. В области оно ассимптотичеоки приближается к

На графике рис. 6.7а пунктиром нанесены в двойном логарифмическом масштабе зависимости — в области для

различных значений Эти зависимости представляют собой прямые, имеющие наклон на октаву. В точке ординаты этих прямых равны Для некоторого данного значения (например, прямая IV рис. 6.7а), кривая - пройдет как показано сплошной линией II. На графике рис. 6.76 нанесены пунктиром прямые представляющие собой асимптоты третьего слагаемого правой части (6.5), т. е. величины В точке третье слагаемое становится равным — Сплошными линиями нанесены кривые — для двух разных значений кривая I рис. 676 — для и кривая III рис. 6.76 для

Для получения частотной характеристики достаточно сложить ординаты одной из кривых рис.

6.7а с ординатами одной из кривых рис. 6.76. Полученная результирующая кривая будет отображать ход частотной характеристики при выбранных значениях параметров в широком диапазоне изменения частоты, ниже, вблизи и выше резонанса механической системы. Для суммы кривых I и II получим график рис. 6.7в.

Весь график рис. 6.7в делится на три области. На низких частотах, где — практически постоянно, чувствительность растет как кривая I на т. е. пропорционально частоте. В области, где кривая II начинает спадать, а до резонанса на кривой еще далеко, рост чувствительности прекращается.

В области вблизи резонанса образуется более или менее пологий максимум, а выше нее — спад Область рабочих частот должна быть расположена так,

Рис. 6.7. К определению частотной характеристики чувствительности электромагнитного рекордера а — зависимость и ее асимптоты; б - зависимость и ее асимптоты; в — суммарная кривая чувствительности в логарифмическом масштабе

чтобы ход полученной характеристики был близок к принятой стандартной характеристике записи, т. е. чтобы спад и подъем кривой III наблюдались соответственно на нижней (сон) и высшей частотах диапазона. Это означает, что точка должна располагаться около Затухание и постоянная времени электрической цепи найдутся подбором соответствующих кривых из семейств рис. 6.7а и 6.7б

Рассмотрим теперь первое слагаемое выражения (6.5). Оно показывает, что чем выше т. е. чем более высокие частоты нужно записывать, тем меньше чувствительность рекордера. Чем более низкие частоты хотим записывать, тем больше должна быть постоянная времени и тем больше будет чувствительность. Путь к увеличению чувствительности состоит, прежде всего, в уменьшении массы подвижной части. Кроме этого возможно, конечно, применение электрической коррекции частотной характеристики записи в предварительном усилит еле записи.