12.3. Измерение виброускорения
При измерении высокочастотной вибрации, как правило чрезвычайно малы, а амплитуды ускорения достигают больших значений. Так перемещению 1 мкм на частоте 1000 Гц соответствует скорость 0,6 х 10-2 м/с и ускорение 40 м/с2. В связи с этим при измерении параметров высокочастотной вибрации рекомендуется использовать дорезонансные ИП – акселерометры.
В зависимости от поставленной задачи можно измерять амплитудные и среднеквадратичные значения ускорения. Недостатком измерения этого параметра является увеличение ускорения с ростом частоты. При этом его спектр не согласуется со спектромным распределением вибрационной мощности.
Наиболее широко распространены акселерометры с пъезоэлектрическими измерительными приборами, которые имеют широкий частотный и динамический диапазоны, высокую чувствительность и реагируют непосредственно на ускорение.
Пъезоэлектрические ИП преобразователи в качестве чувствительного элемента используются малокристалические или полукристалические материалы обладающие пъезоэлектрическими свойствами.
Действие пъезоэлектрических ИП основано на использовании прямого пъезоэффекта, т.е. свойств некоторых материалов, (пъезоэлектриков) генерировать заряд под действием приложенной к ним механической силы. Инерционный момент 1 (рис.12.8) прикреплён к верхней грани пъезоэлемента 2, а нижняя грань пъезоэлемента прикреплена к корпусу 4.
1
2
4
3
Рис.12.8.Схема измерения виброускорения |
При установке преобразователя на исследуемом объекте, преобразователь воспринимает вибрацию объекта. В следствии стремления инерционного элемента сохранить состояние покоя, пъезоэлемент деформируется от воздействия на него инерционной силы F=ma, где m – масса инерционного элемента, a – ускорение объекта. Деформация пъезоэлемента и возникающий при этом электриче- |
ский заряд пропорционален ускорению. Поэтому преобразователи часто называют пъезоакселерометрами.
12.4. Измерение нескольких параметров периодической вибрации
Большинство измерительных приборов многофункциональна, т.к. перемещение, скорость, ускорение могут быть определены путём интегрирования и дифференцирования. Эти операции легко реализуются. Многофункциональные виброизмерительные приборы отличаются от приборов для измерения одного из параметров вибрации наличием интегрирующих и дифференцирующих звеньев, а так же в ряде случаев наличием устройств частотной коррекции, необходимых для расширения частотного диапазона. Виды функциональных преобразователей определяются типом ИП. Так приборы с пъезоэлектрическими ИП, чувствительны к ускорению, содержат только интегрирующие цели, а приборы с фотоэлектрическими измерительными преобразователями только дифференцирующие цепи.
Наиболее широко распространены многофункциональные приборы с пъезоэлектрическими ИП.
Виброизмерительная аппаратура ВА-1 предназначена для измерения пиковых и среднеквадратичных значений перемещения, скорости и ускорения. Сигнал с пъезоэлектрического ИП 1 (рис. 12.9) поступает на предварительный усилитель 2, в котором имеются аттенбатор, через переключатель
1
2
3
4
11
5
6
8
9
10 |
Рис. 12.9. Схема измерение нескольких параметров
периодической вибрации
измеряемых параметров 3 на измерительный усилитель 4 (в случае измерения ускорения) или через интегрирующий контур 5 на измерительный усилитель 4 (при измерении вибростойкости) или через интегрирующие контуры 5 и 6 на измерительный усилитель 4 (при измерении виброперемещении). С измерительного усилителя сигнал попадает через переключатель вида измерительной величины 7 (пиковое или среднеквадратичное значение) на пиковый 8 или квадратичный 9 детектор, затем поступает на стрелочный индикатор 10. Для калибровки измерительного усилительного тракта служит калибратор 11, сигнал которого попадает на вход с предварительного усилителя 2.