(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВИБРОСТЕНД(54) PIEZOELECTRIC VIBROSTAND
Изобретение относитс к испытательной технике, а именно к пьезоэлектричес ким вибростендам, и может быть использовано при поверке и градуировке вибро- измерительных преобразователей или при проведении испытаний изделий электронной техники на воздействие вибрационны нагрузок. Известен пьезоэлектрический вибро- стенд, содержащий основание, укрепленные на нем кольцевые пьезоэпементы, виброплатформу дл установки виброизмерительных преобразователей l. Недостатком этого вибростенда вл етс то, что в нем возникают нар ду с рабочими колебани ми поперечные колебани , которые снижают точность испытани . Наиболее близким к изобретейию по технической сущности вл ieтc пьезоэлектрический вибростенд, содержащий корпус, размещенную в нем центрированную виброплатформу дл установки испыч туемого объекта и св занные с ней пье- зовибраторы. В этом вибростенде виброплатформа выполнена в виде полого цилиндра , а два пьезовибратора, работаю- щие на сдвиг, размещены между корпусом и торцами цилиндра, осуществл центрирование виброплатформы 2. Недостатком данного вибростенда вл етс невысока точность испытаний, обусловленна значительной неравномерностью амплитудно-частотной характеристики . Целью изобретени вл етс повышение точности испытаний за счет выравнивани амплитудно-частотной характеристики вибростенда. Указанна цель достигаетс тем, что пьезоэлектрический вибростенд содержит не менее трех пьезовибраторов, каждый пьезовибратор снабжен концентратором, резонансна частота которого отличаетс от резонансных частот остальных концентраторов , один из пьезовибраторов с концентратором расположен по оси возбуждени колебаний, виброплатформы, а . остальные - под углом к ней, так что оси всех концентраторов пересекаютс в одной точке, часть боковой поверхности виброплатформы, контактирующа с установленными под углом концентраторами , выполнена конусной, а центрирование вйброплатформы осуществл етс посредством мембраны. Кроме того, пьезоэлектрический вибростенд снабжен основанием, размещенным в корпусе и имеющим горизонталь- йую поверхность дл креплени пьезовибратора , расположенного по оси возбуждений колебаний, и конусную поверхность дл креплени остальных пьезовиб раторов. На фиг. 1 представлена конструктивна схема пьезоэлектрического вибро- стенда; на фиг. 2Г - амплитудно-частотна характеристика вибростенда. Пьезоэлектрический вибростенд содер жит корпус 1, св занный с основанием 2 которое имеет горизонтальную поверх- нЬсть 3 дл креплени пьезовибратора 4 расположенного по оси возбуждени ко лебаний, и конусную поверхность 5 дл креплени пьезовибраторов 6 и 7, распо лозкенных под углом к этой оси. Пьезо- виёраторы 4, 6 и 7 снабжены концентраторами 8, 9 и 10 соответственно, ко торые служат дл усилени механических колебаний в определенном интервале час тот. В корпусе установлена виброплатфор- ма 11, центрирование которой осуществл етс посредством мембраны 12, выполненной в данном случае как одни целое с виброплатформрй 11.,. . ; Часть 13 боковой поверхности вибро- платформы 11, контактирующа с концен раторами 9 и 10, установленными под углом, выполнена конусной. Это объ сн етс тем, что конструктивно трудно вьгаолнить виброплатформу 11с горизон . тальной поверхностью дл контакта со всеми концентраторами. Такое расположение пьезовибраторов с концентраторами и форма боковой поверхности вибро- платформы объ сн етс тем, что в случае параллельной установки пьезовибра- TOpOBi потребовалось бы значительно уве личить Габариты, а следовательно, и вес платформы. На виброплатформё 11 установлен виброизмерительный преобразователь 14 служащий дл контрол величины вибро- .ускорени и св занный электрически с блоком 15 управлени и генератором 16The invention relates to a testing technique, namely, piezoelectric vibration stands, and can be used in the calibration and calibration of vibration measuring transducers or when testing electronic equipment for the effects of vibration loads. A piezoelectric vibrating bench is known, which contains a base, annular piezoelectric elements mounted on it, a vibroplatform for mounting vibration measuring transducers l. The disadvantage of this shaker is that, along with working vibrations, transverse vibrations arise in it, which reduce the accuracy of the test. The closest to the invention of the technical essence is the iets piezoelectric vibrostand, which includes a housing, a centered vibrating platform housed therein for mounting an object under test, and piezovibrators associated with it. In this vibrostand, the vibroplatform is made in the form of a hollow cylinder, and two vibrating piezoelectric vibrators are placed between the casing and the cylinder ends, centering the vibroplatform 2. The disadvantage of this vibrator is the low accuracy of the tests, due to the significant unevenness of the amplitude-frequency characteristic. The aim of the invention is to increase the accuracy of the tests by equalizing the amplitude-frequency characteristic of the shaker. This goal is achieved by the fact that a piezoelectric vibrostand contains at least three piezovibrators, each piezovibrator is equipped with a concentrator, the resonant frequency of which differs from the resonant frequencies of the other concentrators, one of the piezovibrators with a concentrator located on the axis of oscillation, vibrating platform, as well. the rest are at an angle to it, so that the axes of all the concentrators intersect at one point, the part of the side surface of the vibroplatform, in contact with the concentrators mounted at an angle, is tapered, and the vibroplatform is centered by means of a membrane. In addition, the piezoelectric shaker is provided with a base placed in the housing and having a horizontal surface for fastening a piezo-vibrator located along the axis of excitation of oscillations, and a conical surface for fastening the remaining piezo-vibrators. FIG. 1 shows a structural diagram of a piezoelectric vibration stand; in fig. 2G - amplitude-frequency characteristic of the shaker. The piezoelectric vibration table contains a housing 1 connected to a base 2 which has a horizontal surface 3 for fastening the piezo-vibrator 4 located along the oscillation axis, and a conical surface 5 for fastening the piezo vibrators 6 and 7, which are angled to this axis. Piezo transducers 4, 6, and 7 are equipped with concentrators 8, 9, and 10, respectively, which serve to enhance the mechanical vibrations in a certain time interval. A vibroplatform 11 is installed in the housing, the centering of which is carried out by means of a membrane 12, which is made in this case as one piece with the vibroplatformer 11.,. . ; Part 13 of the side surface of the vibrating platform 11, in contact with the concentrators 9 and 10, mounted at an angle, is made conical. This is due to the fact that it is structurally difficult to create a vibroplatform 11c horizon. contact surface with all concentrators. Such an arrangement of piezovibrators with concentrators and the shape of the side surface of the vibrating platform is due to the fact that in the case of parallel installation of piezoelectric vibrations, TOpOBi would require a significant increase in dimensions and, consequently, the weight of the platform. Vibrating platform 11 is equipped with a vibration measuring transducer 14 which is used to control the magnitude of the acceleration and is electrically connected to the control unit 15 and the generator 16.
726455 Пьезоэлектрический вибростенд работает следующим образом. , Переменное электрическое напр жение от генератора 16 подаетс на пье- зовибраторы 4, 6 и 7, которые преобразуют его в механические колебани в широком диапазоне частот. Концентраторы 8, 9 и 10 усиливают колебани в том интервале частот, который определ етс шириной резонансного пика данного концентратора на его резонансной частоте . Поскольку концентраторы 8, 9 и 10 имеют различные резонансные частоты (фиг. 2, крива в), то амплитудночастотна характеристика вибростенда приобретает неравномерный характер с рко выраженными резонансными пиками, распределенными по всему частотному диапазону вибростенда (фиг. 2, крива а). Благодар этому происходит подъем амплитудно-частотной характеристики виб- ростенда в высокочастотной области, и повышение общего уровн величины виб- роускоренйй в широком диапазоне частот. Выравнивание амплитудно-частотной характеристики на заданном уровне (фиг. 2, крива г) производитс при помощи цепи обратной св зи, котора включает виброиаг ерительный преобразователь 14 и блок 15 управлени . При увеличении виброускорени виброплатформы 11 происходит увеличение сигнала, вырабаты-. ваемого виброизмерительным преобразователем 14, крторый поступает на блок 15 управлени , регулирующий величину выходного сигнала генератора 16, поддержива тем самым заданный уровень виброускоренй . Поперечные к&лебани виброплатформы 11, возникающие от расположени концентраторов под углом к оси возбуждени колебаний, компенсируютс тем, что осевые линии концентраторов пересекают- с в одной точке. Кроме того, фиксаци мембраны, 12 виброплатфсфмы 11 сводит к минимуму поперечные колебани , и остайтс только осевые колебани . Амплитудно -частотна характеристика вибростенда приведена на фиг. 2, где а- амплитудно-частотна характеристика пьезовибраторов; .б- средний уровень величины виброускорени пьезовибраторов; в- амплитудно-J частотные харак.теристики пьезовибраторов с концентраторами в отдельности;726455 Piezoelectric shaker works as follows. The alternating electrical voltage from the generator 16 is supplied to piezo-vibrators 4, 6 and 7, which convert it into mechanical vibrations in a wide frequency range. Hubs 8, 9, and 10 amplify oscillations in the frequency range that is determined by the width of the resonant peak of a given hub at its resonant frequency. Since hubs 8, 9, and 10 have different resonant frequencies (Fig. 2, curve c), the amplitude-frequency characteristic of the shaker becomes uneven with sharply pronounced resonant peaks distributed over the entire frequency range of the shaker (Fig. 2, curve a). Due to this, an increase in the amplitude-frequency characteristic of the vibrandand in the high-frequency region occurs, and an increase in the overall level of the vibration frequency in a wide frequency range. The equalization of the amplitude-frequency characteristic at a given level (Fig. 2, curve d) is performed using a feedback circuit that includes a vibration-sensing transducer 14 and a control unit 15. With increasing vibration acceleration of the vibroplatform 11, an increase in the signal occurs, developed -. vibrating converter 14, which is fed to control unit 15, which regulates the value of the output signal of the generator 16, thereby maintaining a predetermined level of vibration amplification. The vibroplatforms 11 transverse to the amphibian, arising from the arrangement of the concentrators at an angle to the axis of excitation of oscillations, are compensated by the fact that the axial lines of the concentrators intersect at one point. In addition, fixing the membrane, 12 vibroplatfing 11 minimizes lateral vibrations, and only axial vibrations remain. The amplitude-frequency response of the shaker is shown in FIG. 2, where a is the amplitude-frequency characteristic of piezo-vibrators; .b is the average level of the vibration acceleration of piezovibrators; в- amplitude-J frequency characteristics of piezovibrator with hubs separately;
V-амплитудно-частотна характеристика вибростенда, стабили зированна на заданном уровне.V-amplitude-frequency characteristic of the shaker, stabilized at a given level.
Формула Изобретени Formula of Invention