ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.03.2020
Просмотров: 258
Скачиваний: 4
Рис. 1.7. Пьезоэлектрические вибропреобразователи:
1—пружина; 2— масса; 3—пьезоэлементы; 4 — основание; 5—крышка; 6—ось
возникающий при деформации сжатия — растяжения пьезоэлемента (рис. 1.7, а и б) и при деформации сдвига (рис. 1.7, б).
Преимуществами конструкции вибропреобразователя (рис 1.7, а) являются: высокая вибропрочность, наилучшее отношение массы к коэффициенту преобразования и широкий частотный диапазон измерений ускорений. Однако этот вариант конструкции имеет повышенную чувствительность к акустическим шумам, изменениям температуры окружающей среды и деформации поверхности объекта из-за того, что пружина 1 крепится к тонкостенной крышке 5.
Конструкция вибропреобразователя, приведенная на рис.1.7, б, менее подвержена воздействию акустических шумов, температуры и деформаций поверхности объекта, поскольку пружина 1, инерционная масса 2 и пьезоэлементы 3 закреплены на центральной оси 6, которая соединена с жестким основанием 4.
В конструкции вибропреобразователя (рис. 1.7, в) с цилиндрическим пьезоэлементом 3 использован пьезоэффект, возникающий при деформации сдвига. Такие вибропреобразователи имеют широкий частотный диапазон, высокую вибропрочность, низкий коэффициент поперечного преобразования, мало подвержены влияниям окружающей среды, имеют небольшие размеры и массу. Все вибропреобразователи с прижатой инерционной массой имеют широкий температурный диапазон, тогда как защемлено клееные и клееные вибропреобразователи допускают измерение вибраций при температуре не выше +180°С.
Для измерений небольших ускорений применяют высокочувствительные пьезоэлектрические вибропреобразователи (И=20...100 мВ/м/с2), в которых пьезоэлемент испытывает действие изгибающих деформаций. Такие вибропреобразователи имеют низкую вибропрочность и высокий коэффициент поперечного преобразования. Поэтому для измерения вибраций машин с высокой частотой вращения их почти не применяют, а чаще используют в качестве виброщупов при определении собственных частот и форм колебаний деталей. Благодаря высокому коэффициенту преобразования этих вибропреобразователей отпадает необходимость в использовании мощных возбудителей колебаний и высокочувствительных усилительных приборов. В табл. 1.1 приведены характеристики пьезоэлектрических вибропреобразователей [11], которые могут быть рекомендованы для измерения вибраций машин на стадиях доводки и эксплуатации. Приведенные в табл. 1.1 вибропреобразователи разделены на четыре группы: к первой группе отнесены вибропреобразователи, используемые для измерения вибраций и параметров ударных ускорений в нормальных эксплуатационных условиях. Ко второй группе — высокочувствительные вибропреобразователи, используемые для измерения вибраций низкочастотных процессов с относительно малым уровнем ускорений. К третьей группе — высокочастотные малогабаритные вибропреобразователи, используемые для измерения параметров удара и вибраций с большим уровнем ускорений на машинах и их агрегатах. И к последней, четвертой
Рис. 1.8. Схемы входных цепей
группе, отнесены вибропреобразователи, которые используются для измерения вибраций в условиях воздействия высоких температур до +760°С. Вибропреобразователь 2285А и его соединительный кабель пригодны для измерения вибраций внутри машины, например, в подшипниковой опоре. Рабочий диапазон частот пьезоэлектрических вибропреобразователей начинается с 1 ... 2 Гц, что не дает возможности измерять медленно меняющиеся ускорения.
Рассмотрим более подробно принцип работы типичной конструкции пьезоэлектрического вибропреобразователя с учетом электрических параметров чувствительного пьезоэлемента, соединительного кабеля и входных цепей усилительно-преобразующей аппаратуры.
В общем виде пьезоэлектрический вибропреобразователь (рис. 1.8, а) представляет собой колебательную систему с одной степенью свободы, которая
описывается уравнением
где m—инерционная масса; с—коэффициент демпфирования;
R — коэффициент упругости; х — измеряемое перемещение.
