Systems. Methods. Technologies 3 (43) 2019

Systems Methods Technologies. I.V. Antonov et al. Development of methods … 2019 № 3 (43) p. 44-50 46 Чувствительным элементом этого датчика является консольная балочка равного сечения с наклеенными на ее поверхность тензорезисторами, что повышает чувст- вительность датчика к изменению малых перемещений. К недостаткам датчика можно отнести его жесткую связь с объектом измерений, что значительно усложня- ет конструкцию узла связи. Анализ преимуществ и недостатков датчиков- прототипов позволил разработать схему датчика коле- баний, учитывающую все положительные стороны рас- смотренных датчиков. Схема нового датчика приведена на рис. 3. Вид А: Рис. 3. Схема нового датчика колебаний тензометрического типа: а — вид сверху; б — вид на кулачок (без корпуса); в — вид на шкив (без крышки). 1 — корпус; 2 — крышка; 3 — ось; 4 , 5 — подшипники; 6 — кулачок; 7 — шкив; 8 — консольная балочка; 9 — тензорезисторы; 10 — тросик; 11 — спиральная пружина В качестве чувствительного элемента нового датчи- ка применена консольная балочка равного сечения с наклеенными на нее короткобазными проволочными тензорезисторами, что позволяет уменьшить габариты и массу датчика, повысить частоту собственных коле- баний балочки и упростить технологию ее изготовле- ния по сравнению с балочкой равного сопротивления изгибу. Для обеспечения непрерывности и линейности ха- рактеристики преобразователя применен кулачок с профилем по закону спирали Архимеда. Для расширения диапазона измерений как по вели- чине перемещений и размахов колебаний, так и по час- тоте их изменения применен комплект шкивов различ- ных диаметров. Для измерения перемещений в двух режимах дви- жения объекта, в квазистатическом и динамическом с частотой до 10 Гц, что упрощает эксперимент и снижа- ет его стоимость, применена спиральная пружина для подпружинивания шкива. Чтобы принятые конструктивные решения привели к положительному эффекту при использовании нового датчика, т. е. к повышению точности измерений во всем рабочем диапазоне изменения перемещений и колебаний и, в конечном итоге, к повышению качества и эффективности проводимых исследований, необхо- димо обосновать расчетным методом основные пара- метры датчика. Это геометрические размеры консоль- ной балочки, геометрические разметы и жесткость спиральной пружины. Метод оценки геометрических параметров чув- ствительного элемента датчика колебаний. Целью данного метода является вывод такого функционально- го соотношения между основными геометрическими размерами упругой балочки, чтобы оно было доказа- тельно, наглядно и позволяло оценить размеры балочки в зависимости от места наклейки тензорезисторов на стадии проектирования датчика. Геометрические размеры упругой балочки будем определять из условий обеспечения достаточной чув-