Патению- ,,^, ^ rlxh'lheckas '^' ;библиотека

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 17.1.1967 (¹ 979944/26-25) с присоединением заявки ¹

1<л. 42с, 42

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК G 01v

УДК 550.838(088.8) Приоритет

Опубликовано 14.VII.1970. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 22.Х.1970

ВС1 ;С(ФэИАЯ

i ПФ.ТЫТИО- ..) а 1 ю

БИЬЛв10ТЕКА !

Авторы изобретения

Л. И. Симонов и Д. А. Харин

Заявитель

МАГИ ИТОЭЛ ЕКТРИЧ ЕСКИ Й ВИБРОГРАФ

Устройство предназначено для раздельного измерения абсолютных линейных и угловых смещений в условиях одновременного их действия.

Устройство относится к области аппаратуры для измерения кинематических параметров колебательного движения исследуемых объектов.

Для измерения абсолютных линейных перемещений и скоростей в полевых условиях в качестве массовых приборов наибольшее распространение получили маятниковые магннгоэлектрические внбрографы, созданные для решения задач сейсмометрии.

Виброграф ВБП-3 предназначен для измерения вертикальных и горизонта IbHblx абсолютных перемещений с амплитудами до

+ 300 лл без угловых смещений. Он способен работать в условиях 50-кратной перегрузки.

Основной частью прибора ВБП-3 является маятник, состоящий из двух неравных, но близких по величине масс, размещенных симметрично относительно оси вращения. Маятник выполнен в виде алюминиевой рамы. Iia раме по оси симметрии закреплены латунные полуоси, которые вращаются в шарпкоподшипппках. Шарикоподшипники установлены в кронштейне, жестко связанном с наконечниками постоянного магнита.

На кронштейне укреплен цилиндрический сердечник из мягкого железа. В воздушном зазоре между полюспымп наконечниками и сердечником располагается рама пз электролитической меди, жестко связанная с рамой маятника. На этой раме намотана индукционная катушка, в которой прп колебаниях маятника наводится э.д.с., пропорциональная угловой скоростт. вращения маятника. В горизонтальном положении маятник удерживается . магнитными балапсамп, выполненными в виде

10 пластин пз мягкого железа. Опп жестко укреплены на полуосях, находятся в поле рассеивания силовых линий маг.п1та и создают восстанавливающий момент.

Период собственных колебаний маятника

15 Т 1,65 сек.

Методом гальванометрпческой регпстрац. ш с помощью осциллографа прибор позволяет записывать вертпкальныс и горизонтальные колебания в диапазоне частот 3 — 100 гтт.

20 B теоретических предпосылках при создании

ВБП-3 и подобных å÷ одпомаятппковых приборов (ВИБ; ВЭГИК) допустимо, что их основания перевтещатотся только плоско-параллельно.

Однако угловое перемещение основания прибора в плоскости качания маятника вызывает отклонение маятника относительно магнита, ксторое эквивалентно линейному плоско-параллельному перемещению основания, т. е.

30 прибор одинаково рсагчтруст как Hd линейное

276452 плоско-параллельное, так и иа угловое колеОате ibiiO I,ви>кеин>!.

O icBlu IIo, iiPIi00Pbi с Одним м>1Ятииком ilPllllIiIIliIi3;lb!!0 IIP Cii0C0OIibl p33.lIl IkIO pe3I lipOiii11b иа угловое и линейное перемещение основания. )T0 06с I 0IiTe;lbcTH0 приводи г K 1о!1!у, 1To B 110к!131!и и!1 Одиом351тииковых ир1100рОв типа

ВВП-З, где сооружения исш пывают значигельные угловые смещеш!я, вносятся сущестBek1kIb1e искажения. Ошибки изысрсни я могут достигать сотен процентов.

Предлагасмое изобретение предназначено для устране!шя влияния у гловых смещений основания lid точность измерешгя cl о л1гнейиых перемеще!шй путем установки иа общем Ociloванин двух одинаковых одиомаятнпковых магнитоэлектрических вибрографов, маятники которых качаются вокруг общей горизонтальной геометрической оси, центры T яжести (качания) расположены симметрично относительно этой оси, а индукционные катушки соединены последовательно в определенном порядке. В случае включе!шя одной из индукционных катушек в обратной последовательности устраняется влияние линейных перемещений основания иа точность измерения его угловых смещений

На фиг. 1 и 2 изображен общий вид мапштоэлектрического виоратора ВВП-3 в двух проекциях.

Описываемый виброграф содержит основание 1, планку Z, постояннь!й магнит с иолосIIblii1II иакОнеiIIIIIK3ihiil 8, кРОиште1!и 4, кРышк1>

5, резиновую прокладку 5, клеммы 7, ручку >, провод 9, сердечник 10, шарикоподшипник 11, ограничительную пластинку 12, полуось 1>, в!1нт разбаланса 14, раму 15, рамку с индукционной катушкой 1б, магнитный баланс 17.

Магнитоэлектрический виброграф с гальваиометрической регистрацией на осциллограф представляет собой колебательную систему с двумя степенями свободы со связью через затухание. Одна из частей этой системы — виброграф — обладает способностью преобразовывать механические колебания B электрические. Вторая часть системы — интегрирующий гальванометр типа ГЬ-Ш-3 — преобразует электрические колебания в цепи в механические крутильные колебания зеркальца гальвано метр а.

На основании с помощью двух планок закреплены параллельно два одинаковых вибродатчика. Е,а>кдый вибродатчик содержит постоянный магнит, к которому прикреплен латунный кронштейн. В опорах кронштейна закреплены шарикоподшипники. B середине кронштейна крепится съемный сердечник.

Основная часть чувствительного элемента вибродатчика — маятник — выполнена в виде ал1оминиевой p3Mbi, по оси симметрии которой прикреплены лагунные полуоси.

С одной cTopollbl рамы установлен винт разбаланса, положением которого регулируется смещение центра тяжести (качания) маяпшка относительно полуоси.

Внутри рамы маяпшка закреплена рамка, в паза.; ee измотана иидукц юииая катушка.

Дл>! обеспечения затухаш я рамка выполнена из электрической меди. Индукционная катушка маятника свободно поворачивается в магии п!ом цилиндрическом зазоре.

Вся подвижи>lя система из p3Mbi с иид> Kк,1Т шкой BlllIT3 pil363;1 iIIC3. II полу осей образует маятник.

10 В 10pki301IT3>1blloM J10 IO>KCIIIII1 маятник ) Jep;kIB3cTckI магнитными балансами, закрепленными на полуосях иод некоторым углом к горизонту. Они находятся в поле рассеивания постоянного магнита, стремятся занять поло15 жение, совпадающее с направлен!!ем силовых линий, и создают восстанавливающий момент.

От осевого смещения маятник удерживается оргаиичигельиыми пластинами.

Индукционные катушки вибродатчиков сое20 дппены последовательно через среднюю клемму. l(крайним клеммам подсоединены концы выходной линии, идущей ii3 осциллограф. Для герметизации вибродат иков служат крышка и резиновая прокладка, которые i!0 >KII11310Tce

25 к основанию бо ! ами.

Для гpdllcllopTIlpoBKII сл> жит р> чка.

Вибродатчпки установлены на основании так, что винты разбаланса, а следовательно, и центры тяжести (качания) маятников, рас50 полагаются симметрично относительно оси ка-! аиия маятников

Виброграф работает следующим образом.

Под дсйсгвием впешшгх сил основание прибора перемещается вверх па величину z и од35 повременно lioBopa IkIBaeTciI вокруг оси качания маятш!ков 110 направлению часовой стрелKIi иа угол а. В силу инерционности маятш1ки стремятся сохранить свое положение и отклоняются на осях относительно линии гори40 зонта на одинаковый угол у, причем их концы с винтами перемещаются к основанию.

1-10 один маятник отклоняется от средней линии магнита на угол 81, который образуется из угла поворота маятника у, возникающего

45 от вертикального перемещения основания вверх, и из угла и поворота основания (магнита) прибора:

01 — — у+а.

Л другой маятник отклоняется от средней линии магнита иа угол 0>, которьш представ.Iяст coooll p33110cTb ме?кду этими же угл;Iми у п а:

8 = — у — а, Если теперь учесть, что сопротивление ийдуli31110»i!1!K катушек маятников одинаково, а

60 повороты маятников происходят иа углы 81 и

8> (8!)О ) относительно мапи!тов за одно и то >ке время, то величины токов, возникающих

B иидук.Тиониых катушках i, и I,, будут различные. Так ток, возникающий в индукционной

65 катушке одного маятника, будет, очевидно, 276452 больше на At, а в индукционной катушке другого маягника ток 4 меньше на К чем тот ток t,„который возник бы в катушках при повороте маятников на угол у при вертикальном плоско-параллельном перемещении основания прибора вверх »а величину z.

Так как катушки включены последовательно и токи it u t имеют одинаковое направление, то они суммируются и результирующий ток ið,, пропорциональный только величине вертикальной составляющей скорости z npu перемещении основания вверх, поступает па вход интегрирующего гальванометра.

i1=i 8+ Ai;

i = — t,— At; юр, =l,+in — — 2, -г, Гальванометр регистрирует колебания, пропорциональные величине вертикальной составляющей перемещения основания

Если. индукционные катушки включены навстречу друг другу, то при этом же движении основания вверх и повороте на угол а токи i> и i> будут направлены навстречу, т. е. на гальванометр будет поступать их разность р„.

Составляющие токов i„ñîoòâåòñòBóþùèå скорости вертикального перемещения основания z, взаимно уничтожатся, а результпрующий ток 2Ai, пропорциональный угловой скорости поворота основания а, поступит на вход интегрирующего гальванометра.

Последний зарегистрирует на пленке осциллографа колебания, пропорциональные углу а поворота основания прибора.

При регистрации с помощью высокочастотного гальванометра возможно, очевидно, измерение линейной и угловой скоростей перемещения основания прибора.

Прибор ВБП-5 обладает диапазоном измерения по смещению = +- 400,ял и периодом собственных колебаний маятников 2 сек.

Предмет изобретения

Магнитоэлектрпческий виброгр аф, содержащий маятники с индукционными катушками, постоянные магниты, магнитные балансы и шарикоподшипниковые опоры, отличающийся

20 тем, что, с целью исключения влияния угловых перемещений основания вибрографа на результаты измерений линейных перемещений пли наоборот, GH содержит два сейсмоприемника, установленные на одном основании, с

25 маятниками, центры тяжести которых расположены симметрично относительно оси качания, плоскости качания маятников параллельны, а индукционные катушки соединены друг с другом последовательно, причем одна из катушек

30 при измерении угловых перемещений электрически включена в обратной последовательности.

276452

Составитель И. Б. Трофимова

Текред 3. Н. Тараненко Корректор Л. М. Иоффе

Редактор Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2904)3 Тираж 480 Подписпос

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5