Зависимость АЧХ вибродатчиков от способов крепления Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 620.179.17

ЗАВИСИМОСТЬ АЧХ ВИБРОДАТЧИКОВ ОТ СПОСОБОВ КРЕПЛЕНИЯ

Ю. Ма, А. Н. Калиниченко

Национальный исследовательский Томский политехнический университет Российская Федерация, 634050, г. Томск, проспект Ленина, 30 E-mail: Lex-k@tpu.ru

Вибрации является одним из основных параметров, которые необходимо измерять во время эксплуатации сложных технических систем. Рассмотрены вопросы крепления вибродатчиков к объекту контроля различными способами.

Ключевые слова: вибродиагностика, акселерометр, способ крепления, амплитудно-частотная характеристика, сигнал.

DEPENDENCE OF GAIN-FREQUENCY CHARACTERISTIC FROM VIBRATION SENSOR MOUNTING METHOD

U. Ma, A. N. Kalinichenko

National Research Tomsk Polytechnic University 30, Lenina Av., Tomsk, 634050, Russian Federation E-mail: Lex-k@tpu.ru

Vibration is one of the basic parameters that must be measured during the operation of complex technical systems. The paper deals with vibration sensors mounting to the object under control in various ways.

Keywords: vibration diagnostics, accelerometer mounting method, gain-frequency characteristic,

signal.

Введение. В настоящее время виброакустический метод контроля является одним из самых малоизученных методов неразрушающего контроля. Он нашел применение во многих отраслях промышленности, в том числе и в авиационной и космической (например, недавно была новость о том, что пассажирский самолет совершил вынужденную посадку из-за повышенной вибрации двигателя). Одной из наиболее часто встречающихся процедур в процессе контроля вибрации является присоединение датчиков вибрации, поэтому вопрос о выборе способа крепления датчика вибрации на объекте контроля является актуальным на сегодняшний день.

В нормативно-технических документах [1] и [2], затрагивающих вопросы способов крепления вибродатчиков, отсутствуют какие-либо конкретные численные сведения о рабочих частотных и динамических диапазонах датчиков при различных способах крепления, марках стали объекта контроля, влиянии температур, предельно допустимых перегрузках акселерометра и т. д.

Цель работы - оценка влияния способов крепления датчика вибрации на спектральные характеристики виброакустических сигналов полученных с пьезоэлектрических акселерометров.

Для исследования способов крепления была составлена схема экспериментальной установки (рис. 1). Основным элементом в схеме является персональный компьютер (ПК), с которого осуществляется управление измерительным комплексом (К-5201) посредством программного обеспечения «Вибротест». В программе «Вибротест» задаются все необходимые исходные параметры (значение амплитуды и частоты колебаний вибростенда). После задания значений параметров, комплекс К-5201 формирует управляющий сигнал, который передаётся на усилитель мощности РА-138 (У). Усилитель, в свою очередь, преобразует исходный сигнал и увеличивает его амплитуду до значения, необходимого для стабильной работы вибростенда (ВС). На вибростенде (ВС) установлена стальная пластина, имитирующая объект контроля. Снизу при помощи шпильки на пластине закреплен эталонный (ЭД) датчик. Измерительный (ИД) закрепляется на пластине посредством различных способов крепления, однако располагается он всегда строго над эталонным.

Секция «Перспективные материалы и технологии»

Крепление на шпильку было выбрано в качестве эталонного способа, поскольку оно обеспечивает наиболее плоскую частотную характеристику в исследуемом диапазоне частот. В процессе работы вибростенда сигнал от акселерометров передаётся на измерительный комплекс К-5201, который, в свою очередь, посредством программы «Вибротест» выводит спектральную картину и показания акселерометров на экран персонального компьютера. В ходе экспериментальных исследований были получены амплитудно-частотные характеристики способов крепления акселерометров при помощи: шпильки; постоянного магнита (рис. 2); цианакрилового клея; двухсторонних клейких лент; пчелиного воска.

Рис. 1. Структурная схема экспериментальной установки

Рис. 2. Экспериментальная амплитудно-частотная характеристика способа крепления акселерометра при помощи постоянного магнита

Как видно из графика рис. 2, частотные характеристики, полученные экспериментально при способе крепления на постоянный магнит, в диапазоне частот от 0 до 5 000 Гц имеют достаточно высокие отклонения и нестабильный характер. В нормативных же документах данная характеристика в полосе частот от 0 до 5 000 Гц абсолютно плоская.

В результате проделанной работы были реализованы эксперименты по исследованию влияния способов крепления на качество сигналов, получаемых с пьезоэлектрических акселерометров. Для каждого из способов крепления были установлены численные значения рабочих частотных диапазонов при нагрузках на акселерометр, равных 50 м/с2. Также было установлено, что не все полученные экспериментальным путём амплитудно-частотные характеристики соответствуют типичным стандартным характеристикам в исследуемой полосе частот, указанным в соответствующих ГОСТах и паспортах на применяемое оборудование.

Библиографические ссылки

1. ГОСТ ИСО 5348-2002. Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров. М. : Стандартинформ, 2007. 14 с.

2. ГОСТ Р ИСО 13373-1-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Вибрационный контроль состояния машин. Ч. 1. Общие методы. М. : Стандартинформ, 2010. 50 с.

3. Неразрушающий контроль : справ. В 7 т. / под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 7 : В 2 кн. Кн. 1. В. И. Иванов, И. Э. Власов. Метод акустической эмиссии ; Кн. 2. Ф. Я. Балицкий, А. В. Барков, Н. А. Баркова и др. Вибродиагностика. М. : Машиностроение, 2005. 829 с.

© Ма Ю., Калиниченко А. Н., 2016