УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИЙ ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТ

Предлагаемое устройство относится к измерительной технике и предназначено для измерения весьма низкочастотных механических колебаний гидрогенераторов, строительных сооружений, транспортных средств и т.д.

Известные устройства для измерения вибраций инфранизких частот, содержащие вибродатчик, фильтр виброметра, фильтр акселерометра, усилитель и измерительный прибор, имеют ограниченный частотный диапазон измерения.

Предлагаемое устройство позволяет значительно расширить диапазон измерения в сторону низких частот при заданных динамических и фазовых свойствах устройства. Это достигается тем, что в фильтр вибратора введено отрицательное сопротивление, образованное двухкаскадным транзисторным усилителем с положительной обратной связью.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - его принципиальная схема.

Устройство для измерения инфранизких частот состоит из вибродатчика 1, фильтра вибратора 2 (при измерении смещений), фильтра акселерометра 3 (при измерении ускорений), схемы образований отрицательного сопротивления 4, усилителя 5 постоянного тока, делителя 6 напряжения, усилителя 7 постоянного тока и измерительного прибора 8. В качестве последнего использован магнитоэлектрический микроамперметр с пиковым детектором.

За основу фильтра виброметра взята схема L, С коррекции. Отличительной особенностью устройства является отрицательное сопротивление в цепи фильтра. Последнее создается с помощью положительной обратной связи. Сопротивления R₃ и R₄ в сочетании с транзисторным усилителем постоянного тока, собранным на триодах nT₁ (схема с общим эмиттером) и ПТ₂ (схема с общим коллектором) образуют отрицательное сопротивление благодаря положительной обратной связи.

Действие отрицательного сопротивления можно объяснить как «генерирование» на сопротивлении R₄ напряжения в противофазе с током в цепи фильтра. Очевидно, что такое напряжение должно компенсировать падение напряжения на сопротивлении индуктивности, это фактически и означает повышение добротности. Схема усилителя постоянного тока составлена на транзисторных элементах. Каскад транзистора ПТ₃ собран по схеме с общим эмиттером на триоде р-n-р. Особенностью здесь является подача смещения не на базу, а на эмиттер триода. Это позволяет при сравнительно низкоомном источнике усиливаемого сигнала избежать сильной параллельной отрицательной обратной связи, а также избежать появления излишнего постоянного потенциала на усиливаемом источнике, что также часто бывает нежелательно. Далее следует каскад с общим эмиттером на триоде n-р-n и каскад с общим коллектором на триоде р-n-р. Эмиттер ПТ₄ и коллектор ПТ₅ находятся под отрицательным потенциалом, меньшим чем потенциал нагрузки транзистора ПТ₃.

Нагрузки ПТ₄ и ПТ₅ находятся под положительным потенциалом. Такое соединение позволяет получить нулевой выходной потенциал при нуле напряжения на входе.

Для уменьшения температурного дрейфа нуля, вызванного изменением потенциального барьера транзистора при вариации температуры, цепь смещения сопротивлений выполнена термозависимой. В качестве выходного сопротивления этой цепи использован термистор с отрицательным температурным коэффициентом, что приводит к уменьшению напряжения смещения при возрастании температуры. Отличительным свойством описываемой усилительной ячейки является изменение входного потенциала при изменении сопротивления источника усиливаемого сигнала. Это вызвано тем, что через сопротивление источника проходит ток смещения. Для устранения скачков выходного напряжения, возникающих при изменении сопротивления во входной цепи, например, из-за переключения фильтров или сопротивления делителя при каждом положении переключателя вводят определенное добавочное сопротивление, дополняющее выходное сопротивление источника до некоторой величины, являющейся в данном сочетании максимальной. Для повышения отношения сигнала - шум при переходе с фильтра виброметра на фильтр акселерометра между усилительными ячейками включен ступенчатый аттенюатор, причем при переключении измерения смещений на измерения ускорений осуществляется пересоединение каждого положения аттенюатора на позицию соответствующую более грубому пределу измерения в сравнении с виброметром. Это переключение переключателя осуществляют с платы на плату .

На принципиальной схеме прибора элементы C₁, С₂, L, R₁, R₂, R₃, R₄ в сочетании со схемой на триодах ПТ₁ и ПТ₂ образуют фильтр виброметра, а элементы С₃, С₄, R₅, R₆ - фильтр акселерометра. Схема на триодах ПТ₃-ПТ₄-ПТ₅ является первой ячейкой усилителя постоянного тока. Схема на триодах ПТ₆, ПТ₇, ПТ₈ является второй ячейкой усилителя постоянного тока. Гальванометр с диодами Д₁, Д₂, а также элементами С₅, С₆ и сопротивлением R₁₁ образуют измеритель размаха.