[实用新型]超低频有源伺服式速度计

说明书

本实用新型涉及振动测量仪器。它是为海浪的波高、抽油机行程、高柔结构的超低频振动测量提供一种新型仪器。

目前，对于海浪波高的测量已有相应的仪器－－“测波浮标”，但其测量传感器采用的是振弦式加速度计，由于需要两次积分才能测得海浪的波高，因此该系统存在漂移大、瞬态响应差、低频的幅频特性误差大及运输不便等不足。对于测抽油机行程和高柔结构的振动测量，目前还没有超低频大量程的振动测量仪器。

本实用新型在结构和原理上均不同“测波浮标”用的传感器。在机械结构上参考了“无源伺服式往复摆多功能拾振器”（设计人：杨学山等，专利号：90204993.3），理论上参考了国家地震局工程力学研究所的文章“实现多功能超低频振动测量仪器的有源伺服原理”及广东省地震局的文章“反馈振动传感器的研究”。

本实用新型的目的是提供一种新型的超低频振动测量仪器。该仪器是在小体积往复式高自振频率的摆上实现长周期速度量的直接测量和经过一次积分实现超低频特大位移的测量。它克服了采用加速度计经过两次积分测海浪波高存在的一系列缺点。

本实用新型的任务是以如下方式实现的，超低频有源伺服式速度计是由包括底座、外壳、上盖的壳体和包括磁路、弹簧、质量的摆系统以及电路系统组成。在壳体内装有一个高自振频率的往复式轻摆和一块焊有有源伺服反馈电路的电路板，轻摆线圈的输出端与有源伺服反馈系统电路相连，构成超低频特大量程的位移摆速度计。在往复式轻摆的线圈骨架上绕有三组线圈G₁、G₂和G₃。有源伺服反馈系统电路的电路板安装在衔铁与上盖之间，线路板上设置有伺服放大器，相位补偿、加大当量质量网络、阻尼调节网络、自标定网络和积分器。其中线圈绕组G₃与自标定网路连接，用来标定超低频速度计的灵敏度、幅频特性和线性。在电路板A点接有积分器，可使被测信号速度量变为位移量直接输出。

本实用新型的工作原理如图2所示：绕在同一线圈骨架上的三组线圈G₁、G₂和G₃分别用作信号输入、伺服反馈和自标定。在振动的情况下，线圈在永久磁铁、衔铁和轭铁组成的磁缝隙中运动，产生电压信号，线圈绕组G₁产生的电压信号经过伺服放大器，相位补偿、加大当量质量网路和阻尼调节网路反馈到线圈绕组G₂，形成有源伺服反馈系统。从A点取出的电压信号正比于被测点的振动速度，经一次积分即可直接测量振动位移。

本实用新型的优点在于体积小、重量轻（实验样机仅0.3kg）低频特性好（实验样机的低频下限为0.04Hz），量程大（样机量程为±20米），并可通过电参数的调节方便的扩展低频特性和测量量程。抗冲击，便于运输。

图1为本实用新型正剖面图

图2为本实用新型电路原理方框图

本实用新型的最佳实施例如图示

由底座（1）、外壳（2）、上盖（3）、销紧环（4）构成壳体；由永久磁铁（5）、衔铁（6）和轭铁（7）构成磁路；由线圈架（8）、绕在线圈架（8）上的三组线圈（9）、卡环（12）和卡圈（13）组成运动部分质量；该质量和簧片（14）构成高自振频率的往复式轻摆，该轻摆是由支承环（11）支承，当线圈在磁路中运动时，产生电压信号。由线圈G₁产生的电压信号经过接线柱（10）输入到安装在衔铁（6）和上盖（3）之间线路板（15）的伺服放大器（16），经相位补偿（17）、加大当量质量网路（18）、阻尼调节网路（19）反馈到第二组线圈G₂。在A点下面接有积分器（21）。第三组线圈G₃与自标定网路相连。