Menu

Электрические приборы

Наиболее точными, многоканальными и быстродействующими приборами для записи виброграмм являются осциллографы, магнитографы и самопишущие приборы, получающие сигнал от вибродатчиков или тензорезисторов. Датчики-преобразователи во время колебаний вырабатывают сигналы, передаваемые по проводам на осциллограф, магнитограф или самописец — регистрирующие и записывающие приборы. Широко применяются светолучевые (шлейфовые) и электронные (электронно-лучевые, катодные) осциллографы (табл. 1.5). Электронные осциллографы практически безынерционны, поэтому их можно применять при записи более высокочастотных процессов. Светолучевые осциллографы используют для записи более низкочастотных процессов. В светолучевых осциллографах процесс колебаний записывается на рулонную фотобумагу или пленку, в электронных — фотографируется с экрана при помощи фотонасадок. Применяется также электронно-лучевой осциллограф, сконструированный по аналогии со светолучевыми, но вместо гальванометров имеющий однолучевые электронные трубки и ведущий запись на фотоленту. У электронного осциллографа процесс колебаний можно наблюдать на экране, у светолучевого — через защитное стекло в зеркале.

Светолучевые осциллографы имеют несколько каналов (шлейфов), что позволяет вести запись одновременно от нескольких первичных преобразователей. Эти осциллографы предназначены для визуального наблюдения и одновременной записи нескольких осциллограмм. Основными деталями и узлами светолучевого осциллографа являются: металлический корпус, на котором расположены ручки управления, снабженные соответствующими надписями; зажимы для подключения первичных вибропреобразователей, выключатели для включения и выключения шлейфов, ручки регулировки положения шлейфов и длины кадра; имеются гнезда для установки кассеты с фотобумагой или пленкой; экран для визуального наблюдения процесса; кнопка запуска осциллографа, а также клеммы для подключения замыкающих контактов при дистанционном запуске. На поверхности корпуса видна крышка, закрывающая отсек для шлейфов.

[image]


Рис. 1.18. Электрические приборы: а — осциллограф; б, в — гальванометры; 1 — гальванометр; 2 — система зеркал; 3 — экран; 4 — источник света; 5 — линза; 6 — отметчик времени; 7 — светочувствительная бумага; 8, 10 — проводники; 9 — зеркальце;

11 — магнит

[image]

Основными системами осциллографа являются оптическая, механическая и электрическая. Оптическая система служит для образования тонких лучей света, которые через систему линз и зеркал попадают на светочувствительную бумагу или пленку, причем они могут совершать движение в плоскости при перемещении зеркальца гальванометра (шлейфа). Механическая система обеспечивает движение светочувствительной бумаги (пленки) поперек плоскости движения светового луча, а также вращение некоторых элементов оптической системы (отметчика времени). Электрическая система — это в основном система шлейфов, которые отклоняют при помощи зеркальца лучи света пропорционально проходящему через них току. На рис. 1.18, а по- показана схема светолучевого осциллографа.

Луч света от осветителя 4 через линзу 5 поступает на зеркальце гальванометра 1 (рис. 1.18). Одновременно через систему зеркал 2 луч от источника света через зеркальце отражается на экран для визуального наблюдения 3. При колебаниях зеркальца луч света через линзу 5 попадает
на поверхность движущейся светочувствительной бумаги или пленки 7. Для фиксации на светочувствительной бумаге отметок времени служит луч света, прошедший через щелевой отметчик времени 6, что дает возможность автоматически наносить метки времени в виде тонких поперечных линий с шагом 0,1 или 0,05 с. Возможно использование одного из шлейфов для получения меток времени частотой от 10 до 20 Гц, для чего этот шлейф соединяют со специальным генератором, который подает на шлейф импульсы с заданным периодом.

Основным измерительным устройством светолучевого осциллографа являются гальванометры. По виду подвижной системы они могут быть петлевые или рамочные (рис. 1.18,б, в), по исполнению магнитной системы — автономные и вставки. Автономные гальванометры имеют самостоятельные магнитные системы, которые размещены в отдельном магнитном блоке. Поворот зеркальца гальванометра в известных пргделах пропорционален магнитной индукции в зазоре между полюсными наконечниками магнита Ли силе тока в проводниках 8, 10. Светолучевым осциллографам свойственны следующие недостатки: погрешности оптической системы, нелинейность гальванометра и др. Основным недостатком является невозможность получения непосредственно видимой записи даже для относительно низких частот до 100 Гц.

Видимая регистрация высокочастотных процессов возможна только при использовании электронно-лучевых осциллографов. Принцип действия электронно-лучевой трубки основан на способности некоторых веществ (например, сернистого цинка) светиться под действием электронов. В трубке создается тонкий электронный луч, который, попадая на экран, заставляет его светиться. Имеющийся в осциллографе генератор развертки заставляет луч перемещаться по экрану. При частоте развертки более 10 Гц наблюдатель видит не отдельные точки, а сплошную светящуюся полосу. Поступающий на осциллограф электрический сигнал от вибропреобразователя отклоняет луч по вертикали, создавая видимое изображение динамического процесса.

Наилучшим типом электронного осциллографа для динамических испытаний является осциллограф с запоминающей трубкой, в которой запоминается изображение импульса и возможно многократное воспроизведение его. Интересны также осциллографы с трубкой, в которой вещество, покрывающее экран, способно светиться некоторое время после прекращения действия электронов на данную точку.

Тип прибора

Число каналов измерений

Способ записи

Диапазон частот, Гц

Скорость движения ленты, мм/с

Ширина записи на каждом канале,- мм, при соответствующем диапазоне частот

Н-327-1

1

Черниль

0—100

1—250

40 (0—60 Гц)

Н-327-3

3

ный

0—100

1—250

20 (0—100 Гц)

Н-327-5

5

 

0—100

1—250

 

Н-338-1

1

Черниль

0—150

1—250

40 (0—60 Гц)

Н-338-2

2

ный

0—150

1—250

20 (0—100 Гц)

Н-338-4

4

Плавиль

0—150

1—250

10 (0—150 Гц)

Н-338-6

6

ный

0—150

1—250

 

Н-338-8

8

 

0—150

1—250

 

ОвсШоттк-Р

 

 

 

 

 

(ФРГ)

2

Струйный

0—1000

2,5—1000

96—3,2

 В этом случае облегчается восприятие наблюдателем динамического процесса во времени. Современные электроннолучевые осциллографы снабжены фотоприставкой, позволяющей фотографировать изображение.

Современными приборами для видимой записи динамического процесса на движущемся носителе или для точной записи на магнитном носителе являются быстродействующие самопишущие электрические приборы (БСП) и магнитографы (рис. 1.19, 1.20). БСП используют наряду с осциллографом для записи небольшого числа (до 8) низкочастотных процессов (обычно до 100—150 Гц), иногда более высокой частоты (табл. 1.6). БСП обладают несомненными преимуществами по сравнению с осциллографами: запись видима, носитель (диаграммная бумага или регистрационная лента) дешев; однако, по сравнению со светолучевыми осциллографами БСП имеют более сложную электрическую схему и большую массу. Запись на бумаге ведется пишущим рычагом, обычно — чернилами. Разновидностью БСП, несколько приближаемой к светолучевым осциллографам, является струйный осциллограф (см. рис. 1.19), состоящий из постоянного магнита 2 с соплом, поворачивающегося в поле электромагнита 1, на обмотку которого через аттенюатор 9 и усилитель мощности 10 сигнал поступает от вибропреобразователя. На сопло из чернильницы 8 через фильтр 6 насосом 7 по капилляру 5 подается тонкая струя чернил 3, попадающая на движущуюся бумажную диаграмму 4. Прибор

Рис. 1.19. Струйный осциллограф:

 

Рис. 1.20. Магнитограф:

1,3 — катушки; 2 — лента; 4 — стирающая головка; 5 — записывающая головка; 6 — воспроизводящая головка; 7 — модулятор: 8 — генератор несущей частоты

(модулятор); 9— усилитель записи; 10 — усилитель воспроизведения; 11 — демодулятор; 12 — генератор стирания

1 — электромагнит; 2 — магнит с соплом; 3 — струя; 4 — бумага; 5 — капилляр; 6 — фильтр; 7 — насос; 8 — чернильница; 9 — аттенюатор;

10 — усилитель

имеет высокую чувствительность и большой диапазон частот — 0—1000 Гц.

В магнитографах (рис. 1.20) в качестве носителя используют магнитную ленту 2 (табл. 1.7). Магнитная лента движется с постоянной скоростью вблизи магнитных головок 4,5,6. Запись может быть стерта генератором 12 и головкой 4. Головка 5 служит для записи процесса от усилителя 9 и модулятора 8, головка 6 — для воспроизведения через усилитель 10 и демодулятор 11 (рис. 1.20).

Основным преимуществом магнитографа является возможность многократного воспроизведения электрического аналога сигнала, что дает возможность производить детальный лабораторный анализ записей с использованием совершенного оборудования. Целесообразно применение магнитографов для записи случайных процессов с целью последующей обработки на электрических анализаторах. Однако магнитографам свойственны и недостатки: невозможность визуального восприятия сигналограммы, меньшая чувствительность, влияние внешних электромагнитных полей.

В табл. 1.7 приведены основные технические параметры некоторых магнитографов.

Для тензометрии рационально также использовать эпю- рографы, позволяющие воспроизводить на экране и регистрировать на фотоленте мгновенные эпюры распределения деформаций в исследуемой конструкции. Осциллографиче- ский эпюрограф Н031 дает возможность видеть на экране

Тип прибора

Число

каналов

Ширина

Скорость движения ленты,

 

 

 

см/с

Диапазон частот, кГц

 

МП-1

2

6,25

19,05;

0,001—2,5

 

 

 

38,1

0,05—20

Н036

7

12,7

4,76—38,1

0—4

7003

4

6,35

3,81

0—1

(Дания)

 

 

38,1

0—10

 

110 X 120 мм данные деформирования 12 тензорезисторов и записывать их на трех фотолентах.

Все виброизмерительные приборы поверяют на градуировочных и испытательных вибростендах (ОВКУ-68, ВЭДС- 10А, ВЭДС-ЮОБ), определяя амплитудно-частотные характеристики приборов.

Первичным прибором для замера деформаций при динамических испытаниях являются обычные тензорезисторы, применяемые и при статических испытаниях. Принципиальная схема установки для измерения деформаций при динамических испытаниях в общем аналогична установке для статических испытаний. Она собрана по схеме моста, одна диагональ которого соединена с источником тока, а во вторую диагональ последовательно подключен тензорези- стор. Так как необходимо индивидуальное преобразование сигнала каждого тензорезистора в один момент времени (а не последовательно, как при статических испытаниях), то для каждого тензорезистора имеется свой тензоусилитель. Ввиду этого блок нескольких тензоусилителей, называемый обычно тензоусилителем, даже при небольшом числе каналов (4—12) является весьма громоздким прибором. Поэтому рациональное размещение первичных приборов при динамических испытаниях, с учетом минимального их числа, имеет большое значение.

В составе каждого тензоусилителя имеется градуировочное устройство. Перед испытаниями производится градуировка тензорезисторов, заключающаяся в том, что на фотобумаге осциллографа, на которой будет в дальнейшем записываться динамический процесс, записывается градуировочный сигнал от каждого тензорезистора, служащий в дальнейшем для оценки деформации тензорезистора при испытаниях. При динамических испытаниях используются такие же компенсационные тензорезисторы, как и при статических испытаниях.

[image]

Рис. 1.21. Вибродатчики:

а — индукционный: 6 — пьезопреобразователь; в, г — индуктивные; д, е'—- емкостные; 1 — магнит; 2 — магнитопровод; 3 — катушка; 4 — сейсмомасса;

  1. — пьезоэлемент; 6 — корпус; 7 — обкладки; 8 — обмотка; 9 — пластины конденсатора: 10 — диэлектрик

 

В виброизмерительных приборах механические колебания преобразуются при помощи вибродатчиков в электрические для записи. Электрические колебания поступают по проводам на записывающий прибор, поэтому запись параметров вибрации осуществляется дистанционно.

Вибродатчики, создающие электродвижущую силу при измерении неэлектрических величин, называются генераторными (энергетическими). Генераторные датчики делятся на индукционные (магнитоэлектрические), пьезоэлектрические, фотоэлектрические, термоэлектрические. Вибродатчики, преобразующие изменение измеряемой неэлектрической величины в изменение электрических параметров, называются параметрическими (рис. 1.21). Параметрические датчики делятся на индуктивные, емкостные, омического сопротивления и акустические. К числу параметрических датчиков относятся дифференциальный индуктивный вибродатчик ВД-3, емкостный датчик ВР-1 и др. Эти датчики имеют малую массу, компактны, что позволяет устанавливать их в труднодоступных местах, производить замеры дистанционно во многих точках.

 

 

Диапазоны измерений

 

 

 

Тип

прибора

Число канало!

частот, Гц

^ -г

ч

<и к С в

скорости,

м/с

ускорения,

м/с2

Тип вибродатч

ка

Погрешности измерения, %

К001

3

2—200

2—1000

 

 

И001

+ 10

вэгик

1

2—100

0,1—

вэгик

±10

ГБ-1У-С-15

ВИП-2

1

12,5—100

1000

1—500

10—4

 

ВД-4

15

4338 с

1

0,03—3-103

 

0,1

0,01 —

4338

3

2624

(Дания)

1

0,03—3-103

 

 

2000 0,01 —

4338

5

 

Широко применяющийся вибродатчик ВЭГИК — типичный представитель индукционных вибродатчиков. Он устанавливается на исследуемую конструкцию и колеблется вместе с ней, а инерционная масса с закрепленной на ней индукционной катушкой неподвижна. Относительно корпуса с постоянным магнитом индукционная катушка совершает колебания, в ней возбуждается ЭДС, передаваемая по проводам на осциллограф.

Не существует универсального измерительного прибора, которым можно было бы замерять и регистрировать все параметры вибрации сооружений. Обычно для испытаний подбирают серийно изготовляемые вибродатчики, гальванометры и осциллографы в зависимости от параметров, которые надо измерять. Наиболее широко используются многоканальные комплекты, составленные из индукционных датчиков с гальванометрами и осциллографами (табл. 1.8.).

    Оставьте свой комментарий

    Оставить комментарий от имени гостя

    0
    • Комментарии не найдены

    Последние материалы

    Заключение (Грунты)

    При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

    25-08-2013 Просмотров:3045 Грунты и основания гидротехнических сооружений

    Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

    На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

    25-08-2013 Просмотров:6075 Грунты и основания гидротехнических сооружений

    Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

    Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

    25-08-2013 Просмотров:3182 Грунты и основания гидротехнических сооружений

    Еще материалы

    Введение в вулканологию

    Вулканология изучает основные проблемы вулканизма. Она исследует строение вулканических областей, закономерности образования вулканов и их структуру, вулканические породы и полезные ископаемые, источники энергии, порождающие вулканические извержения, генезис и глубину образования...

    19-08-2010 Просмотров:2649 Структурная вулканология

    Обладнання для цементування та змішуванн…

    Воно включає цементувальнi насоснi устатковання (агрегати), цементувальну головку та змiшувальнi устатковання. Особливiсть цих насосних устатковань – наявнiсть цементного бачка – зумовлена їх призначенням. Цементувальні насосні устатковання призначені для приготування, нагнітання і...

    19-09-2011 Просмотров:7476 Підземний ремонт свердловин

    Обсаднi труби

    Обсадні труби призначені для кріплення стінок свердловини після буріння та розмежування нафтоносних, газоносних і водоносних пластів. Стандарт передбачає виготовлення обсадних труб i муфт до них з трикутною рiззю (короткою i подовженою)...

    19-09-2011 Просмотров:4235 Підземний ремонт свердловин