Способ определения параметров электромеханического преобразователя и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВГТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (! l) (ss)s G 01 V 1/16

ГО СУДА P СТ В Е ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4704751/10 (22) 29,06,89 (46) 23.11,92, Бюл. ¹ 43 (75) A,Ë. Белоусов (56) Авторское свидетельство СССР № 1645919, кл. G 01 V 1/16. 1989. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, геофизике и может быть ис1777108 польэовано, в частности, в устройствах для определения параметров электродинамических или магнитоэлектрических сейсмоприемников, Цель изобретения — повышение точности помехоустойчивости способа определения собственной частоты, коэффициента преобразования и степени затухания, а также определение степени несимметрии преобразователей. Поставленная цель достигается тем, что импульс тока 1 возбуждения подается в цепь. образованную последовательным соединением исследуемого электромеханического преобраэова геля и элемента с эквивалентной отрицательной индуктивностью, равной или близкой по величине индуктивности катушки преобразователя. По окончании действия импульса возбуждения производят интегрирование напряжения (Т), равного алгебраической сумме напряжения 1 (Т) на выводах исследуемого преобразователя и напряжения 2(Т) на выводах элемента с отрицательной индуктивностью, из которой вычитается напряжение 3(Т), присутствующее на выводах дополнительно введенного компенсационного преобразователя; близкого по характеристикам и закрепленного на одном основания с испытуемым преобраИзобретение относится к измерительной технике. геофизике и может быть использовано, в частности, для определения параметров электродинамических или магнитоэлектрических сейсмоприемников 5 электродинамических звукоизлучающих головок, микрофонов и т.д.

Цель изобретения — повышение точности и помехоустойчивости определения собственной частоты коэффициента 10 преобразования и степени затухания электромеханических преобразователей. а также определение степени несимметрии преобразователей.

На фиг. 1 представлена схема устройст- 15 ва для определения параметров электромеханического преобразователя; на фиг, 2 показан элемент отрицательного импеданса;.на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства.. 20

При измерении импульс тока возбуждения подается в цепь, образованную послвдовательным соединением исследуемого электромеханического преобразовате- 25 ля и элемента с эквивалентной отрицательной индуктивностью, равной или близкой по величине индуктивности катушзователем. Время интегрирования выбирают равным или близким длительности импульса возбуждения. Кроме этого, формируют и интегрируют в течение такого же периода времени два напряжения, пропорциональным квадрату и кубу напряжения (Т). По значениям трех напряжений 1. 2 и 3 на выходах интеграторов в конце цикла интегрирования вычисляют собственную частоту, степень затухания и коэффициент преобразования К по формулам W =; Р = 0,5 (8 4 /(3 ) i <

-тИ Х I

It -т1 (1)

3!з 2 6 х l2) - 2); К =- о>4 M . я /!„, где постоянная интегрирования интеграторов;

М, I> — априорно известные значения инертной массы преобразователя 1 и тока импульса возбуждения, Затем подают второй импульс тока возбу>кдения равной длительности, но противополо>кной полярности, определяют аналогичным способом значения трех интегралов 1, 2 и 3» вычисляют степень несимметрии в преобразователе по форму! !1 -- I li I

neS=

I lt! +! !1 I

; —. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. ки преобразователя. Длительность импульса тока возбу>кдения выбирается достаточной для того, чтобы суммарная амплитуда колебаний напряжения на выводах исследуемого преобразователя и элемента с отрицательной индуктивностью уменьшилась до уровня, не превышающего произведение амплитуды первого колебания на требуемую погрешность определения параметров преобразователя. По окончании действия импульса возбуждения производят интегрирование напряжения U(t), равного алгебраической сумме напряжений U)(t) на выводах исследуемого преобразователя и напряжения Uz(t) на выводах элемента с отрицательной индуктивностью, за вычитом напря>кения Щ ), присутствующего на выводах дополнительно введенного компенсационного преобразователя, Время интегрирования выбирают равным или близким длительности импульса возбуждения. Кроме того, формируют и интегрируют в течение такого we периода времени два напряжения, пропорциональных квадрату и кубу напря>кения U(t), По значениям грех напря>кений It, и !з на выходах интеграторов в конце цикла интегрирования вычисляют собственную частоту о>, степен

1777108 (4) затухания и коэффициент преобразования

К по формулам ()/ 11 ((11 )2

3 lI 2 6

/> = 0,5 8 I2 /(3 I1 l2) -2) (5)

К = г(< M т I1/lI> (6) где Т вЂ” постоянная интегрирования интеграторов;

М и 1 — априорно известные значения инертной массы преобразователя и тока возбуждения, затем подают второй импульс тока возбу>кдения равной длительности, но противоположной полярности, определяют аналогичным способом значения трех интегралов l1, I2 и!з. вычисляют степень неI I симметрии в преобразователе по формуле:

I l1 l - I11 I

1! I+I II 1 (7)

Для уменьшения влияния аддитивной погрешности интеграторов на результатопределения параметров преобразователя, последние можно вычислять по формулам й>(АЧВ) = 2/ТЗ)х х ) ((4 Si/S4 — 3 (Siхб4 )хб ) (8) ()(A)(R)=O.бх gS,,(SS, б„) р (S) K(AVR) =о> v M . г .,„:2 lÄ, (10) где S1= ll1l + IIIII

S2 = I l2 l + (2 I

Яз = I 5з I + I! з I й)(АЧВ), P (AVR) и K(AVR) — соответственно, усредненные значения собственной частоты, степени затухания и коэффициента преобразования электромеханического преобразователя, Устройство содер>кит последовательно соединенные исследуемый 1 и компенсационный 2 электромеханические преобразователи, источник 2 тока возбуждения, соединенный через ключ 4 и переключатель

5 полярности с точкой соединения преобразователей 1 и 2, элемент 6 с эквивалентным отрицательным импедансом индуктивного характера, включенный между общей шиной и свобод))ым выводом исследуемого преобразователя, умно>кители 7 и 8 напряжения, интеграторы 9-11 со сбросом в ноль, аналого-цифроэое вычислительное устройство 12 и блок 13 управления, соединенные соответствующим образом. Элемент 6 отрицательного импеданса может быть реализован по схеме (см. фиг. 2) и содер>кать операционныи усилитель (ОУ) 1, постоян5

55 ные резисторы 2-4, конденсатор 5. Эквивалентная индуктивность: I = -R2RnC5; последовательное сопротивление R = -R2Rn/R1.

Работа устройства по схеме на фиг. 1 проиллюстрирована временными диаграммами на фиг. 3.

Работает устройство следующим образом.

В начальный момент контакты переключателя 5 и ключа 4 находятся в положении, показанном на фиг. 1. По сигналу II блока управления (БУ) 13 происходит подключение источника 3 тока возбуждения к исследуемому преобразователю 1: по сигналу ill происходит обнуление интеграторов 9-11.

По окончании действия импульса возбуждения начинается такт интегрирования сигналов 0(1), V(t) и Q(t). По окончании такта интегрирования БУ 13 формирует сигнал IV запуска аналого-цифрового вычислительного устройства (BY) 12, которое производит вычисление параметров o>,P и К по формулам (4)-(6).

При необходимости БУ 13 формирует сигнал I переключения полярности тока возбуждения и все операции повторяются аналогично описанным ранее. После окончания второго цикла интегрирования производится вычисление усредненных параметров ri(AVR), P (AVR) и K(AVR) и степени S несимметрии преобразователя 1 по формулам (7)-(10).

Формула изобретения

1, Способ определения параметров электромеханического преобразователя, заключающийся в возбуждении преобразователя, нагруженного отрицательным сопротивлением, и анализе переходного процесса затухающих колебаний по сигналам напряжения, отл ича ю щий ся тем, что, с целью повышения точности определения параметров преобразователя, при анализе переходного процесса по окончании действия импульса возбуждения производят суммирование напряжения 0ф) на исследуемом преобразователе напряжения

U2(t) на отрицательном сопротивлении и напряжения Ua(t), равного шумовой составляющей сигнала Ut(t), взятого с обратным знаком, из полученной суммы U(t) напряжений формируют напряжения V(t) и Q(t), пропорциональные квадрату и кубу напряжения U(t), интегрируют напряжения

U(t), V(t) и Q(t) в течение времени Т, затем возбуждают преобразователь вторым элек- . трическим импульсом длительности и величины, но противоположной полярности, и проводят аналогичные суммирования и интегрирования напряжения, а собственную частоту W колебаний, степень /3 затухания

1777108 и коэффициент К преобразования определяют по формулам:

$ I I1i — I li 1 .

Г11! + I I1" Г

w->, Р=О5 в ь г(3 11 ь)-г) >

t, фут 2

Составитель А. Кашаев

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор О. Густи

Редактор Т. Шагова

Заказ 4121 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Й-Г,7

1Т 1т 10 где I1- — f U(t) dt;!г = — f Ч(1) dt; !з = х р

= — f Q(t) dt — величины интегралов напря р жений U(t), V(t), Q(t) получаемых при возбуждении преобразователя первым импульсом;

l1 — интеграл напряжений U(t), полученный при возбуждении вторым импульсом;

t — постоянная времени интегрирования, 20

M u IB — априорно известные значения инертной массы преобразователя и тока возбуждения.

2. Устройство для определения параметров электромеханического преобразо- 25 вателя, содержащее источник тока возбуждения и элемент отрицательного сопротивления, первый вывод которого соедис нен с общей шиной устройства, а второй вывод является клеммой для подключения первого вывода исследуемого преобразователя, управляемый ключ и аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с блоком управления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения числа одновременно измеряемых параметров преобразователя, в него введены три интегратора, два перемножителя напряжений, переключатель полярности тока и компенсационный электромеханический преобразователь, размещенный на основании, предназначенном для установки исследуемого преобразователя, при этом первый вывод компенсационного преобразователя является клеммой для подключения второго вывода исследуемого преобразователя, второй вывод компенсационного преобразователя соединен с обоими входами первого перемножителя, первым входом второго перемножителя, входом второго интегратора и вторым входом второго перемножителя, выход которого соединен с входом третьего интегратора, выходы всех интеграторов соединены с входами аналого-цифрового преобразователя.