Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Касимзаде М.С. Электрокинетические преобразователи информации

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

9.11 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1410 11 12 13 14 > Следующая >>>

на давление до	600	кгс/см2.	Чувствительность		его	дости
гает 10 мв •сек-	см2/кгс на		нагрузке	1 Мом,	частотный
диапазон 0—20	кгц,	размеры 100X50		см, масса		1,4 кг.

В [Л. 101] описан электрокинетический преобразователь в совокупности с устройством, создающим периодическое движение (рис. 35), служащий для преобразования теп

ловой энергии

в электрическую. Д л я регулирования

чув

ствительности

Э К Д

механических воздействии

в [Л. 102]

предложено

камеры

ячей

ки соединить между собой

через регулируемый

дрос

сель. Несомненный инте

рес

представляют

работы

1[Л. 103, 1043 по использо

ванию Э К Я в качестве

мишени дл я преобразова

ния

ультразвукового

изо

бражения

видимое.

Н и ж е рассматривают

ся некоторые из разрабо

танных

Азербайджан

ском

Н И И энергетики

ге

нераторных

Э К П .

Электрокинетическ

и й

Рис. 35. Электрокинетический пре

сейсмоприемник

давле

ния.

В настоящее

время в

образователь

тепловой

энергии

в электрическую.

сейсморазведке

нефти

/ — холодильник;

2 — регенергітор; 3 —

газа

на море широко

ис

нагреватель; 4 —

поршень;

5 — ЭКП .

пользуются

сейсмоприем-

ники давления на основе поляризованной керамики тнтаната бария (тнбариевые) .

Однако эти преобразователи не свободны от таких недостатков, как значительное усложнение сейсмической косы, м а л а я эффективность в области низких и инфра - низких частот и т. д. Б л а г о д а р я емкостному характеру выходного сопротивления тибариевых сейсмоприемников появляется неравномерность частотной характеристики. Следует т а к ж е отметить, что в последнее время прояв ляется интерес к использованию в сейсморазведке имен но низких и инфранизких частот (ниже 10 гц).

Проведенные исследования [Л. 81, 105—109] показа ли, что применение электрокинетического преобразовате ля в качестве сейсмоприемника давления (ЭКС) позво ляет устранить многие из указанных недостатков.

На рис. 37 приводится сейсмограмма, полученная на море от девяти групп пьезосейсмоприемников (каналы 1—9) и девяти групп Э К С (каналы 10—18) [Л. 108, 109].

	Р а з р а б о т а н н ы е		Э К С	обеспечивают			получение	плос
кой	частотной характеристики				с допустимой неравномер
ностью начиная		с	частот	0,2;	1; 15	гц.	Чувствительность
их	составляла	120—450		мкв-м2/н		при нагрузке		г„ =
= 2	Мом. Амплитудные характеристики						линейны с	точ
ностью ± 1 % в		пределах		давления		0 — 3 - Ю 2 н/м2.		Про

верка стабильности параметров показала, что в течение одного года чувствительность приборов уменьшается не

более чем на 4%, а			внутреннее	сопротивление — не		бо
лее чем	на 6%.	Д л я	приемников	с	ацетонптрилом в	пре
делах 0—70°С,		с ацетоном в пределах 0—40°С при
условии	гп^>гв	чувствительность			остается постоянной
с точностью ± 0 , 5 % ,			а внутреннее сопротивление умень
шается	не более	чем	на 4% на	10°С.

Результаты исследований показали, что применение электрокинетических сейсмоприемников взамен пьезо сейсмоприемников позволяет повысить эффективность сейсморазведки на море, значительно упростить сейсми ческий канал, повысить его надежность, снизить стои мость. Перспективным является использование, их для глубинного сейсмического зондирования.

Электрокинетический	измеритель	параметров	мор
ской волны (ЭК-волнограф).	Р а з р а б о т к а ЭК - волнографа

приобретает важное значение в связи с необходимостью прогнозирования гидрометеорологических условий при проектировании и строительстве морских нефтепромысло вых гидротехнических сооружений на больших глубинах

[Л. ПО].
Устройство д л я измерения параметров волн	состоит
и з ' Э К Д , линии связи, согласующего элемента и регистра
тора (Л. 111]. Электрокинетический волнограф	функцио

нирует на принципе преобразования переменной состав ляющей гидростатического давления, вызванного волне нием, в пропорциональный электрический сигнал, период

которого равен	периоду	волны.	Устройство и внешний
вид одного из	вариантов	ЭК - волнографа представлены
на рис. 38, а его технические данные приведены				ниже.
Датчик волнографа опускается			на определенную	глуби

ну с эстакады и регистрирует колебания давления, обу словленные поверхностными волнами.

Э К - в о л н о г р а фы имеют преимущество перед ныне при меняемыми приборами аналогичного назначения (элек троконтактный, тензометрический, типа ГМ-16 и др.). Они могут быть использованы т а к ж е для решения более широкого круга задач, а именно в качестве океаногра фического прибора для исследования волноводных явле ний на реках, озерах, водохранилищах и других гидро технических сооружениях.

Рис. 39. Волнограммы, полученные от различных датчиков.

Электрокинетические	преобразователи	для	измерения
параметров вибрации.	Одним из направлений дальней
шего развития виброметрии является		разработка более

совершенных датчиков вибрации, базирующихся на но

вых принципах. Проведенный	анализ показывает пер
спективность применения Э К П	для измерения	парамет
ров вибрации. Достоинствами	ЭК-измерителей	вибрации
являются широкий частотный	и динамический	диапазо

ны, малые температурная погрешность и «боковая» чув ствительность, устойчивость к внешним электромагнит ным полям, активный характер внутреннего сопротив

ления и	связанное		с	этим	упрощение		схем измерения
и т. д. Преимущества				ЭК-виброизмерителей				проявляет
ся в наибольшей степени на					низких и инфранизких ча
стотах.
Принципиально			ЭК-измерители линейной вибрации
можно разработать в двух вариантах [Л. 112]:
для	измерения		смещения			объекта	в	относительно
неподвижных		координатах — виброметр,					виброщуп;
для	измерения		ускорения			объекта — акселерометр
инерционного		действия.


			Принцип п а л ь н о е
			устройство ЭК-вибро-
			метра (Л. 112] показа
			но на	рис.	40.	Корпус
			датчика крепится к не
			подвижному			объекту.
			Вибрационное			смеще
			ние,	действующее			на
			щуп,	вызывает		проте
			кание	рабочей		жидко
			сти через пористую				пе
			регородку,		в результа
Рис. 40.	Устройство	ЭК-внброметра.	те чего на		электродах
/ — корпус;	2— щуп; 3—	электроды.	прибора		образуется
			электрический			сигнал,

величина которого при определенных частотах прямо пропорциональна вибрационному смещению [Л. 114]:

	Е	«6fn,-V,				( Ш Т ) 2 ехр / [ш/ — ср (о))],			(95)
		4яц. ( X Q V	+ \ s )	SM	у ! _\|_
где	Кщ — жесткость			упругого		щупа;	Хт	— амплитуда
внешнего		синусоидального вибрационного смещения;
5 М	— площадь		мембран;		т — механическая			постоянная
времени.
	При штЗ> 1 обеспечивается					получение	линейной		зави

симости между амплитудой смещения и выходным сиг налом:

(96)

При этом низкочастотная граница виброметра опре

деляется как
fa			(97)
где Кы — жесткость	упругих мембран; RKSx		— гидравли
ческое сопротивление пористой		перегородки; 5 П — пло
щ а д ь перегородки.
Н и ж е приводятся	основные	технические	данные двух
ЭК-виброметров.

Технические данные ЭК-виброштров

Рабочий диапазон частот, га, . . . .

Диапазон измерения1 , мим Нелинейность амплитудной характе

ристики, % Чувствительность, мв/мкм Низкочастотный предел, гц

Механическая постоянная времени, сек Рабочая жидкость Внутреннее сопротивление, ком . . .

Габариты: высота, мм диаметр, мм

Масса, г

ЭКВ № 1	ЭКВ № 2
5—200	0,2—250
16—200	16—500
2	3
1	0,15
5	0,2
0,0318	0,7

Ацетон

200

Частотные характеристики чувствительности этих виб

рометров	представлены на	рис. 41. Та м ж е дана фазо
частотная	характеристика	одного из приборов.
Н а рис. 42 приведена		амплитудная характеристика

Э К В № 2, снятая при смещениях до 500 мкм и частотах

мб/мин

	Рис.	41. Частотные характеристики					ЭК-виброметра.
1 и 40 гц.		Нелинейность характеристики						не	превышает
2,5%.
Н а и б о л ь ш а я				чувствительность исследованных						вибро
метров доходила				до 3,5 мв/мкм		при частотах 20—600 гц.
Описанный			в	[Л. 93] ЭК-виброметр имеет					низкочас
тотный предел			/н.г= 0,362 гц,			внутреннее		сопротивление
г В и = 100 ком, чувствительность по смещению 0,127										мв/мкм,
диаметр перегородки					равен 19 мм,		а ее толщина			2,3 мм.
Принципиальное устройство ЭК - акселерометра пока
зано	на рис. 43. Корпус прибора жестко крепится									к кон-
1	Экспериментальная				проверка	ниже	16 мкм	не	проводилась.
7 - 2 4										9 ?

тролируемому объекту. В отличие от виброметра в дан ном случае ЭКЯ вибрирует вместе с корпусом. При этом благодаря инерции массы жидкости в камерах ячейки и наличию упругих мембран перемещение жидкости от носительно пористой д и а ф р а г м ы приводит к появлению на выходе акселерометра электрического сигнала, про

порционального			ускоре
нию объекта.		В	общем
случае	при	колебании
точки	подвеса	по	закону
х=Х,„	• ехр [/(со/1)]		выход-

го	зо	60 юо	гоозоонкм
Рис.	42.	Амплитудная ха		Рис. 43.	Принципиальное
рактеристика			ЭК-вибро-	устройство	ЭК-акселеро-
метра.				метра.

ной сигнал связан с ускорением х" зависимости [Л. 112]:

g _

є і ^ м е А * "

(оМиа ехр [У (со/ — в)]

При выполнении условия

выходной сигнал не зависит от частоты и будет пропор ционален ускорению, т. е.

(99)

Анализ амплитудно-фазо-частотных характеристик, построенных при различных значениях степени успокое ния D, показывает, что с увеличением D происходит расширение частотного диапазона акселерометра, но при этом чувствительность прибора снижается . Эксперимен-

т а л ь но установлено, что в связи с сильным демпфирова нием свободный процесс затухает у ж е через 10 мксек. Осциллограмма на рис. 44 о т о б р а ж а е т влияние случай


ного толчка на запись ви-					,
брации,		полученной		ЭК -
акселерометром.			Отдель
ные толчки вызывают до
полнительные колебания,
которые,		однако,	затуха		wwvwwvt^\wvww
ют	очень быстро.			Этот
факт	благоприятно			ска
зывается		при записи виб			Рис.	44.	Осциллограмма, получен
рации кусочно-периодиче
					ная	от	ЭК-акселерометра.
ского	характера,		та к	как

в начале и конце записи искажения, вызванные свободны ми процессами, быстро затухают . Акселерометры по ука

занной

выше

конструкции

имели

чувствительность

до

7 мв на единицу g в диапазоне

частот

10—1 ООО гц

при

размерах

3 0 x 3 5 мм и массе примерно

40 г. Нелинейность

амплитудных

характеристик

акселерометров,

снятых

при

ускорениях

до 8g,

составляла

уд-—

менее

2%,

в то время

как ЭК -

—

г/,

акселерометр

тех ж е

размеров,

Г ^ Г ^ У Х Х Х ^ ч Т ]

но

другой

конструкции

(рис.

rvSoooCd

\Л

45^

отличается

чувствитель

ностью

до 47 мв

на единицу

Н а

рис.

показан

трех-

компонентный

ЭК - акселеро -

метр.

Анализ

полярной

диа

граммы

показывает,

что

чув

ствительность его к иеизмеряе-

мым

компонентам

ускорения

Рис.

45.

Электрокннетиче

(«боковая

чувствительность»)

ский

акселерометр

повы

незначительна

(0,8 % ) •

шейной

чувствительности.

Температурная

погреш

ность

акселерометров

достига

ла 0,06%

на

1 °С. Н а в о д к а

на

электродах

сильных

переменных электромагнитных полях практически отсут ствует.

В [Л. 115] указывается на возможность получения чувствительности ЭК - акселерометра до 500 мв на едини цу g в диапазоне частот 0,5—1 000 гц, а в {Л. 116] упо минается ЭК - акселерометр с частотным диапазоном 3 —

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1410 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ