Перетворювачі вібрації

Залежно від параметрів, що вимірюються (зміщення, швидкість, прискорення, фаза, частота), розрізняють такі прилади як віброметри, велометри, акселерометри, фазометри, частотоміри. Пристрій, що перетворює вібраційні параметри у відповідний електричний сигнал, називається   перетворювачем. Розглянемо принцип дії основних типів перетворювачів.

Перетворювачі опору. В основі принципу дії цих приладів лежить перетворення механічного руху в зміну електричного опору за допомогою реостата або напівпровідника, що викликає відповідні зміни напруги чи струму в системі реєстрації. 

Конструкція складається з провідника (мідь або нікель), розміщеного у цементі між паперовими шарами.

П’єзоелектричні перетворювачі ґрунтуються на явищі п’єзоелектричного ефекту - здатності деяких матеріалів (кварц, турмалін, сульфат натрію) утворювати електричні заряди під час деформації або механічної напруги.

 Під час вібрування основи на поверхнях кристалу виникає напруга, пропорційна прискоренню. Перевагою такого перетворювача є компактність, висока чутливість, здатність давати показники в широкому частотному діапазоні.

Електродинамічні перетворювачі. Принцип дії перетворювача цього типу полягає у виникненні напруги на кінцях провідника у формі котушки під час його руху в магнітному полі.

Диференційний перетворювач. Конструкція цього типу перетворювача передбачає наявність первинної котушки в центрі і двох вторинних котушок по боках. Всі три котушки мають спільне магнітне осердя, механічно пов’язане з об’єктом, що вібрує. Під час руху осердя завдяки явищу електромагнітної індукції на вторинних котушках виникають напруги, які дорівнюють одна одній, але змінюються в протифазі, коли осердя знаходиться посередині. За зміщення осердя на клемах вторинних котушок виникає різницева напруга, величина якої залежить від зміщення осердя, а полярність - від напрямку його руху.

Фотоелектричний перетворювач складається з електричного моста, одне плече якого - фоторезистор, який розміщують на тілі, що коливається, і освітлюють через діафрагму. Під час коливань відбуваються зміщення фоторезистора, рівень освітлення змінюється, що впливає на величину опору цього плеча і дисбаланс моста.

Лазерний віброметр. На об’єкт, вібрації якого оцінюються, спрямовують випромінювання СО2-лазера (10,6 мкм). Відбите випромінювання накладається на падаюче випромінювання і утворює биття, характер якого залежить від руху об’єкта. Для збільшення чутливості приладу промінь лазера модулюють за частотою. Перевагою приладу є висока чутливість, що досягає 50 нм, а також здатність дистанційного вимірювання вібрацій.

1. Посудін Ю.І. Методи вимірювання параметрів навколишнього середовища.- К.: Світ, 2003.- 288 с.

2. Посудін Ю.І. Фізика і біофізика навколишнього середовища.- К.: Світ, 2000.- 303 с.