устройство для измерения виброускорений

Формула изобретения

1. Устройство для измерения виброускорений, содержащее корпус с размещенным в нем чувствительным элементом в виде консольной балки из упругой пластины, на которой размещен груз и зеркальный отражатель, при этом со стороны зеркального отражателя размещен волоконно-оптический информационный преобразователь в виде пучка излучающих и приемных световодов, отличающееся тем, что груз чувствительного элемента расположен на консольной балке с возможностью перемещения по поверхности балки и фиксации его положения, а зеркальный отражатель, выполненный в виде плоского зеркала, жестко закреплен на конце балки.

2. Устройство для измерения виброускорений по п.1, отличающееся тем, что пучки излучающих и приемных световодов волоконно-оптического информационного преобразователя сгруппированы по мозаичной оптической схеме.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к технике высокоточных измерений, и может быть использовано для измерения перемещений и вибраций.

Известно устройство для измерения виброускорений, снабженное приемными и передающими волоконными световодами и сопряженные с ними чувствительные преобразователи в виде несколько закрепленных балок с инерционной массой (см. патент РФ № 2164339, кл. G01D 5/ 26, 2000 г.).

Этот преобразователь позволяет расширить динамический диапазон устройства за счет совмещения функций световедущего элемента и чувствительного консольного элемента. Это усложняет конструкцию и технологию ее изготовления.

Известно также устройство для измерения виброускорений, содержащее рабочий световод, оптически связанный с передающим и приемным световодами и упругий элемент в виде консольной балки, на свободном конце которой расположена инерционная масса с зеркальным отражателем (см. патент ЕПВ № 0251048, кл. G01P 15/08, 1987 г.).

Недостатком данного устройства является относительно низкая чувствительность измерения виброускорений, вызванная низким диапазоном угловых перемещений зеркала.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для измерения виброускорений, содержащее корпус с размещенным в нем чувствительным элементом в виде консольной балки из упругой пластины, на которой размещены груз и зеркальный отражатель, при этом со стороны зеркального отражателя размещен волоконно-оптический информационный преобразователь в виде пучка излучающих и приемных световодов (см. авторское свидетельство СССР № 1739301, кл. G01P 15/08, 1992 г.).

Известное устройство содержит рабочий световод для передачи и приема световой энергии и кварцевый стержень, закрепленный на балочке, которая смещается под действием ускорения, модулируя световой сигнал.

Недостатком данного устройства является его относительно низкая чувствительности, сложная технология изготовления чувствительного элемента и относительно узкий диапазон измерений.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении чувствительности и расширении диапазона измерения виброускорений без усложнения конструкции устройства.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для измерения виброускорений, содержащем корпус с размещенным в нем чувствительным элементом в виде консольной балки из упругой пластины, на которой размещен груз и зеркальный отражатель, при этом со стороны зеркального отражателя размещен волоконно-оптический информационный преобразователь в виде пучка излучающих и приемных световодов, груз чувствительного элемента расположен на консольной балке с возможностью перемещения по поверхности балки и фиксации его положения, а зеркальный отражатель, выполненный в виде плоского зеркала, жестко закреплен на конце балки.

Предпочтительно, чтобы пучки излучающих и приемных световодов волоконно-оптического информационного преобразователя были сгруппированы по мозаичной оптической схеме.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для измерения виброускорений.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство для измерения виброускорений (фиг.1) содержит корпус 1, в котором расположен чувствительный элемент в виде консольной балки из упругой пластины 2, на которой расположен груз с возможностью его перемещения и фиксации на поверхности балки (например, при помощи клея). Перемещение груза 3 показано горизонтальными стрелками. На конце консольной балки 2 жестко закреплено плоское зеркало 4. На боковой поверхности корпуса 1 выполнено отверстие для размещения конца волоконно-оптического информационного преобразователя 5 (фиг.2), выполненного в виде пучка излучающего 6 и приемного световода 7, сгрупированного по мозаичной оптической схеме. Зеркальная поверхность плоского зеркала расположена со стороны торцевой поверхности волоконно-оптического преобразователя 5, перпендикулярна зеркальной поверхности плоского зеркала 4. Устройство установлено на поверхности испытуемого изделия 8.

Масса груза выбирается из соотношения:

M=(Т/ 2 )² K,

где Т - задаваемый период колебаний

К - коэффициент упругости материала консольной балки.

Устройство для измерения виброускорений работает следующим образом.

Для измерения виброускорений испытуемого изделия 8, корпус 1 устройства устанавливается на его поверхности. Направление вектора вибрации показано вертикальной стрелкой на фиг.1. По излучающему световоду 6 осуществляется подача оптического сигнала и засвечивание торца приемного световода 7. В процессе измерения консольная балка 2 изгибается и происходит смещение в вертикальной плоскости зеркальной поверхности плоского зеркала 4. Указанное смещение регистрируется волоконно-оптическим информационным преобразователем 5, и по электрическому сигналу определяется величина виброускорения, регистрируемая блоком измерительных данных (не показан). Для расширения диапазона измеряемых значений виброускорений груз 3 предварительно перемещают по поверхности консольной балки с последующей фиксацией ее положения. Плоское зеркало при этом неподвижно закреплено на конце консольной балки. Это способствует также сохранению рабочих характеристик световодов, а выполнение пучков излучающих и приемных световодов, сгруппированных по мозаичной оптической схеме, повышает чувствительность устройства.

Использование предложенного устройства позволяет повысить надежность работы машин и аппаратов, узлы которых работают в условиях виброускорений.