Отметчики времени

Для определения периода и частоты колебаний на виброграмме необходимо иметь отметку времени. В некоторых приборах отметка времени осуществляется специальным устройством, которое представляет собой неотъемлемую часть прибора, а у некоторых приборов такое устройство отсутствует. В этом случае требуется специальный прибор для получения отметки времени. Такой прибор называется отметчиком времени.

В практике используются отметчики, которые отмечают время, начиная с сотых долей секунды и кончая минутами, а в некоторых случаях даже часами.

Существует большое количество конструктивных решений отметчиков времени, которые построены на разных принципах и характеризуются разными показателями точности.

Отметчик времени вибрографа Гейгера. В некоторых приборах для отметки времени используют собственные колебания камертона, пружины с малыми нагрузками и др. Также отметчики характеризуются стабильностью частот колебаний, что и обусловливает широкое их применение.

На рис. 23 показан отметчик времени, применяемый в вибрографе Гейгера. Отметчик состоит из электромагнита 1, якорем которого является пластинка 3. Эта пластинка закреплена на корпусе электромагнита плоской пружиной 2. Когда контакты 8 при вращении специального кулачка 7 замыкаются, электромагнит 1 притягивает пластинку 3.

Рисунок 23. Схема отметчика времени вибрографа Гейгера

При дальнейшем движении кулачка электрическая цепь размыкается, пластинка освобождается и под действием пружины совершает свободные колебания. На конце пластинки имеется игла или перо 5, острие которого оставляет след на бумаге 6. Это и есть виброграмма свободных колебаний пластинки с пером. При последующем замыкании контактов описанный процесс повторяется. Таким образом, запись отметки времени представляет собой виброграмму затухающего колебания, расстояние, между вершинами которого есть отметка времени (см. рис. 8). Более мелкие отрезки времени можно отмечать по периоду свободных колебаний пластинки.

Если к пластинке 3 присоединить добавочный груз 4, то соответственно изменится и частота собственных колебаний пластинки и пера.

Частота собственных колебаний пластинки (в гц) с добавочным грузом может быть вычислена по формуле

(3)

где — модуль упругости материала пластинки, кГ/см²; — момент инерции сечения пластинки (bh³/12), см⁴; b, h и l — ширина, толщина и длина пластинки, см; — вес единичной длины пластинки , Г/см; — объемный вес материала пластинки, г/см³.

В рассмотренном отметчике частота собственных колебаний пластинки маркирована на ней и составляет 3 кгц. При использовании добавочного груза, имеющегося в комплекте прибора, можно получить частоту 1, 5 кгц.

Вес груза в Г, при заданной частоте собственных колебаний может быть подсчитан по формуле

. (4)

Нанесение на виброграмму меток времени может осуществляться также при помощи «контактных часов». Из числа таких «часов» наибольшее распространение получили отметчики типа «Майгак».

Принцип работы их заключается в следующем: перо, записывающее метки времени, приводится в движение электромагнитом, который при включении тока притягивает перо. При размыкании тока оно освобождается. Замыкание контактов пера происходит массивным круговым маятником, который через каждые 0, 5 сек замыкает цепь, включает электромагнит и держит его в таком положении в течение 0, 1 сек. После этого цепь размыкается и перо возвращается в свое первоначальное положение.

Ход записи времени таким механизмом изображается прямой линией, у которой на равных расстояниях имеются выступы (рис. 24).

Рисунок 24. Виброграмма с отметкой времени, записанная контактными часами «Майгак»

Отметчик времени типа П-104 предназначен для совместной работы с осциллографом типа Н-102. Он нормально работает при температуре окружающего воздуха от -15 до +35°С и относительной влажности до 80%.

Прибор смонтирован в металлическом ящике, под крышкой которого помещена плата. Все элементы управления прибором смонтированы на плате и снабжены соответствующими надписями (рис. 25).

7. Акселерометры

Акселерометры предназначены для измерения и записи ускорения колебания, когда исследуемый объект движется с неравномерной скоростью. По основному принципу построения этих приборов их собственная частота колебаний должна быть гораздо больше по сравнению с частотой вынужденного колебания.

Различают акселерометры механические и акселерометры электромеханические.

У механических акселерометров кинематическая цепь связывает части прибора, воспринимающие ускорение, с регистрирующими частями прибора.

В электромеханических акселерометрах взаимодействие частей прибора осуществляется электрической связью.

Рисунок 25. Отметчик времени типа П-104:

1 — крышка отсека ламп; 2 —зажимы при питании постоянным током; 3 — колодка для питания от сети переменного тока или от источника постоянного тока напряжением 24 в; 4 — предохранитель; 5 — сигнальная лампа; 6 — зажим заземления; 7 — зажимы для подключения вибратора; 8 — зажим; 9 — колодка-переключатель; 10 — переключатель частоты меток времени; 11 -выключатель цепи питания

Основными частями механического акселерометра являются жесткие пружины, которые помещаются на исследуемом объекте. На верхнем конце

пружины установлен груз, рядом с прибором на изолированной от исследуемого объекта подставке (постоянная точка) помещен вращающийся вокруг вертикальной оси барабан, на котором натянута бумага. Связь между грузом и барабаном установлена пером, левый конец которого вычерчивает виброграмму. На этой же бумаге с помощью электромагнита пером записывается масштаб времени. Ускорение исследуемого элемента определяется по формуле

, (5)

где — наибольшая амплитуда; — период колебания, записанный на бумаге (барабане) прибора; —частота колебаний.

Литература:

1. Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений. М., «Высшая школа», 1975г., с.210-231