ZESZYTY N A U K O W E P O L I T E C H N I K I Ś L I S K I E J Seria: A U T O M A T Y K A z. 6 6
_________ 1983 N r kol. 7 5 2
Serzy W. M A Z U R
E L E K T R O D Y N A M I C Z N Y P R Z E T W O R N I K ZE S P R Z Ę Ż E N I E M Z W R O T N Y M 00 P O MI AR U O R G A N
S t r e s z c z e n i e . W p r a c y o m ó w i o n o m o ż l i w o ś ć k s z t a ł t o w a n i a c h a r a k t e - r y s t y k c z ę s t o t l i w o ś c i o w y c h i n e r c y j n e g o p r z e t w o r n i k a elektrodynamicz
n e g o d o p o m i a r u d r g a ń p r z y w y k o r z y s t a n i u e l e k t r o m e c h a n i c z n e g o sprzę
ż e n i a z w r o t n e g o .
W c e l u p r z e a n a l i z o w a n i a m o ż l i w o ś c i k s z t a ł t o w a n i a c h a r a k t e r y s t y k c z ę s t ot li wo ś c i o w y c h p r z y w y k o r z y s t a n i u s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o , z a ł ó ż m y w o g ó l nym p r z y p a d k u , że s y g n a ł Uw o , u z y s k i w a n y z p r z e t w o r n i k a p o m i a r o w e g o , słu- żęcego do p o m i a r u d r g a ń , w z m o c n i o n y p r z e z w z m a c n i a c z n a p i ę c i o w y K u , z o staje p o d a n y na k o n w e r t e r U/ I ( ź r ó d ł o p r ę d o w e s t e r o w a n e n a p i ę c i e m ) , a następnie na k o n w e r t e r I / F ( d z i a ł a j ę c y na m a s ę s e j s m i c z n ę p r z e t w o r n i k a n siłę F u z a l e ż n i o n ę od p r ę d u I). D e ż e l l p r z y j m i e m y , że u k ł a d Jest liniowy, to k o n w e r t e r I / F b ę d z i e w y w i e r a ł na m a s ę s e j s m i c z n ę s i ł ę , k t ó ra w o g ó l n y m p r z y p a d k u m o ż e b yć p r o p o r c j o n a l n a do p r z e m i e s z c z e n i a w z g l ę d nego z ( t) , p r ę d k o ś c i w z g l ę d n e j V z (t) » d o r a z d o p r z y s p i e s z a n i a w z g lę d ne go a (t) ■ d D e ż e l i rolę p r z e t w o r n i k a p o m i a r o w e g o b ę d z i e
z d t z
spełniał p r z e t w o r n i k e l e k t r o d y n a m i c z n y ( d o s t a r c z a j ę c y s y g n a ł n a p i ę c i o w y p r o p o r c j o n a l n y d o p r ę d k o ś c i w z g l ę d n e j V 2 (t)), t o w c e l u u z y s k a n i a s y g n a łów p r o p o r c j o n a l n y c h do p r z e m i e s z c z e n i a w z g l ę d n e g o i p r z ys pi es z en ia w z g l ę dnego t r z e b a z a s t o s o w a ć d o d a t k o w o u k ł a d c a ł k u j ę c y i r ó ż n i c z k u j ę c y . K o n werterem I/F m o ż e być n a t o m i a s t c e w k a u m i e s z c z o n a w s z c z e l i n i e m a g n e s u trwałego p r z e t w o r n i k a . S t r u k t u r ę a n a l i z o w a n e g o p r z e t w o r n i k a ze s p r z ę ż e niem z w r o t n y m p r z e d s t a w i o n o na rys. 1.
P o n i e w a ż w p r o w a d z o n e d o u k ł a d u w z m a c n i a c z e r ó ż n i c z j ę c y i c a ł k u j ę c y sę w z m a c n i a c z a m i o d w r a c a j ę c y m i fazę, to w c e l u z a p e w n i e n i a j e d n a k o w e g o z n a k u również dl a s y g n a ł u p r o p o r c j o n a l n e g o do p r ę d k o ś c i m a s y s e j s m i c z n e j ( p r o p o r c j o n a l n e g o d o UW y) z a s t o s o w a n o d o d a t k o w y w z m a c n i a c z o d w r a c a j ę c y fazę - w z m a c n i a c z " 6 “ na rys. 1 - d l a t e go t o r u sy g n a ł u .
O p e r a t o r o w e r ó w n a n i e r u c h u c z ę ś c i m e c h a n i c z n e j p r z e t w o r n i k a ' m o ż n a z a pisać w p o s t a c i :
m s V z (s) + r V z (s) ♦ k V z (s) ■ F(s) - ♦ F0 ^S )J i1 )
89 3 . 'ii. M azur
Rys. 1. U p r o s z c z o n a b u d o w a p r z e t w o r n i k a e l e k t r o d y n a m i c z n e g o ze sprzęże- ż e n i e m z w r o t n y m
1 - c e w k a p o m i a r o w a w p o lu m a g n e s u t r w a ł e g o , 2 - c e w k a s p r z ę ż e n i a zwrot
n e g o ( c ew ka k o n w e r t e r a I/F), 3 - w z m a c n i a c z n a p i ę c i o w y , 4 - k o n w e r t e r U/l, 5 - w z m a c n i a c z s u m u j ę c y , 6 - w z m a c n i a c z o d w r a c a j ę c y fazę , 7 - w z macniacz
c a ł k u j ę c y , 8 - w z m a c n i a c z r ó ż n l c z k u j ę c y
g d z i e w p o s t a c i o p e r a t o r o w e j : F(s) = - m s 2 x(s)
F 1 (s)
Bm W 8 )
F0 (s)
cp
B s 1 s I o ( s >
'a1 . m^p
- s i ła w y m u s z a j ę c a ,
- siła t ł u m i e n i a p o w s t a j ę c a w s k u t e k prze
p ł y w u p r ę d u Ij(t) w c e w c e p o m i a r o w e j , - s i ł a o d d z i a ł y w a n i a k o n w e r t e r a I/F na
m a s ę s e j s m i c z n a ;
- i n d u k c j a m a g n e t y c z n a w s z c z e l i n i e , h któr ej p r z e m i e s z c z a się c e w k a p o mi ar o
w a ,
- d ł u g o ś ć c z y n n a c e w k i p o m i a r o w e j , - i n d u k c j a m a g n e t y c z n a w s z c z e l i n i e , w któ
rej p r z e m i e s z c z a s i ę c e w k a sprzężenie z w r o t n e g o ,
- d ł u g o ś ć c z y n n a c e w k i s p r z ę ż e n i a z wr o t
nego,
- s t a ł a c e w k i s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o , - s t a ł a c e w k i p o m i a r o w e j ,
- s t a ł e s p r ę ż y s t o ś c i z a w i e s z e n i e masy sej
s m i c z n e j ,
- s t a ł a t ł u m i e n i a e l e m e n t u tłumięcego prze
t w o r n i k a ,
Elektrodynamiczny przetwornik ze sprzężeniem. 89
m - m a s a s e j s m i c z n a p r z e t w o r n i k a ,
/ i
Vz (s) - p r ę d k o ś ć w z g l ę d n a m a s y s e j s m i c z n e j .
Przekszt ał ce ni e r ó w n a n i a (l) p o z w a l a u z y s k a ć z a l e ż n o ś ć opisującą e l e k t r y c z ny 6chem a t z a s t ę p c z y c z ę ś c i m e c h a n i c z n e j p r z e t w o r n i k a :
^ . ( s ) - 1 ,(8) - l'(s)
E(s) . J US i °---- (2)
1 * SC ♦ k
g dz ie :
E(s) * K c p V 2 (s ) - S E M i n d u k u j ę c e si ę w c e w c e p o m i a r o w e j , l<
I1 (s) « I (s) - p r ęd o d d z i a ł y w a n i a o b w o d u sprzężenia z w r o t n e g o s p r o -
O r n ®
p w a d z o n y na s t r o n ę c e w k i p o m i a r o w e j ,
R = — p K K cp - r e z y s t a n c j a o d p o w i a d a j ą c a s t a ł e j t ł u m i e n i a r,
C » - 2 — - p o j e m n o ś ć o d p o w i a d a j ą c a m a s i e s e j s m i c z n e j m, K cp
K2
L = — - i n d u k c y j n o ś ć o d p o w i a d a j ą c a s t a ł e j s p r ę ż y s t o ś c i k,
I (s) = E— 3 - p r ąd o d p o w i a d a j ą c y s i le w y m u s z a j ą c e j , cp
Uw zględniając z a le ż n o ś ć :
K E p ^ = K c s V z ^ a ' “ K ~ E ^cp
9dzie:
Ep(s) - siła e l e k t r o m o t o r y c z n a i n d u k u j ą c a s ię w p o r u s z a j ą c e j się z p r ę d k o ś c i ą V 2 (s) c e w c e s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o ,
nożna u z y s k a ć e l e k t r y c z n y s c h e m a t z a s t ę p c z y i n e r c y j n e g o p r z e tw or n ik a e l e k t ro d y n a m i c z n e g o z d o d a t k o w ą c e w k ą s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o w r a z ze w z m a c n i a czem p o m i a r o w y m i u k ł a d a m i w c h o d z ą c y m i w s k ł a d p ę t l i s p r z ę ż e n i a z w r o t n e go. S c h e m a t t en p r z e d s t a w i o n o na rys. 2.
No s c h e m a c i e z a s t ę p c z y m z rys. 2 z a s t ą p i o n o k o n w e r t e r U /I o t r a n s m i - tancji o p e r a t o w o w e j
Io (s) Ki< = > ’ I U T T T
konw e rt er em U/I'Q o t r a n s m i t a n c j i
9 0 O.W. Mazur
Rys. 2. S c h e m a t z a s t ę p c z y p r z e t w o r n i k a e l e k t r o d y n a m i c z n e g o ze sprzężenie«
z w r o t n y m
g d z i e :
U ^ i s ) - n a p i ę c i e w y j ś c i o w e w z m a c n i a c z a s u m u j ę c e g o p r z y c z y m
Uw k (s) ” K s i ( 8 )u i C s ) ♦ K s 2 ( s ) U 2 (s) + K 8 3 ( s ) U 3 (s)
g d z i e :
go,
n a p i ę c i e u z a l e ż n i o n e od p r ę d k o ś c i względne]
c e w k i p o m i a r o w e j ,
n a p i ę c i e u z a l e ż n i o n e od pr ze mi e s z c z e n i a wzglę
d n e g o ,
n a p i ę c i e u z e l e ż n i o n e od p r z y s p i e s z e n i a wzglę
d n e g o ,
t r a n e m l t a n c J a u k ł a d u c a ł k u j ą c e g o , t r e n s m i t a n c j a u k ł a d u r ó ż n i c z k u j ą c e g o .
P r z y z a ł o ż e n i u , że t r a n s m i t a n c j e p o s z c z e g ó l n y c h u k ł a d ó w z rys. 2 maj?
w a r t o ś ć :
K 9 l (s), Ks2 ( 8 ) ' Ks3 ( 8 > "
\
l^Ca) » K u i i B i U ^ e ) -
u 2 (s) - K c (a)Uw y (s) -
u 8 (s) - K r i s i U ^ C s )
K c (s) -
K p (a) -
elektrodynamiczny przetwornik ze sprzężeniem. 91
K (s) «u V*u - K r (s) - S T , - Ku l (s5 » - K U , -
K c (s) * 1
- T T Z -
K s l (s) - - K sl K s 2 f3) * “ K S2 Ks3 ( s ' * - K , 9 3 K
K^Csl - r u
K i
w z m a c n i a c z n i e o d w r a c a j ę c y fazy, u kł a d r ó ż n i c z k u j ą c y ,
oraz że w z m a c n i a c z K y .no d u ż ę r e z y s t a n c j ę w e j ś c i o w ę , t a kę , Ze
R » r. * sL,
w e 1 1
gdzie :
r, - r e z y s t a n c j a w ł a s n e c e w k i p o m i a r o w e j L, - i n d u k c y j n o ś ć c e w k i p o m i a r o w e j , można u z y s k a ć z a l e ż n o ś ć
Uw v (s) K(s) “ i' T T )'we
będęcę t r a n s m i t e n c j ę o p e r a t o r o w ę s c h e m a t u z a s t ę p c z e g o . O e ś l i u w z g l ę d n i s ię p o n a d t o , że
t (s ' . w e " K ~ cp
gdzie:
F ( 3) » - s m V x (s) - s i ła w y m u s z a j ę c a ,
V x (s) - p r ę d k o ś ć d r g a ń o b i e k t u b a d a n e g o ,
to m o ż n a z n a l e ź ć z a l e ż n o ś ć m i ę d z y n a p i ę c i e m w y j ś c i o w y m u k ł a d u Uw y (s) i s ygnałem w e j ś c i o w y m v x (s) w p o s t a c i :
U - » * ( - a 2 )
»nS O - o o
K v ( s ) ’ ir/x tS) f c r " K u K c p ^ U cp - 2 --- ( 3 )SZ + 20* « s +
g d z i e :
V C
A* « ^ £ - w s p ó ł c z y n n i k z m i a n y c z u ł o ś c i p r z e t w o r n i k a w w y n i k u d z i a - łania s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o p r o p o r c j o n a l n e g o do w z g l ę d n e g o p r z y s p i e s z e n i a .
92 3 .W . M azu r
* R + R w _ + R ri
O ■■ — ° - w y p a d k o w e w z g l ę d n e t ł u m i e n i e p r z e t w o r n i k a pow- 2 ^ ( c + c . ) (•£■ * 7— ) o t a j ę c e w w y n i k u d z i a ł a n i a tłumienia mechanicz- H n e g o , p r ę d u p ł y n ę c e g o w o b w o d z i e c e w k i pomia
r owe j o r a z d z i a ł a n i a o b w o d u s p r z ę ż e n i a z w ro t n e g o ,
u +
F
U * * V fc~ +" ¿'d~ ” p u l s a c j a niet ł u m i o n y c h d r g a ń w ł a s n y c h (pulse- c ja n a t u r a l n a ) p r z e t w o r n i k a ze sprzężeniem z w r o t n y m ,
d
R d ■ --- -=--- - r e z y s t a n c j a r e p r e z e n t u j ę c a wpływ s y g n a ł u sprzę- K u K i K u l K sl ż e n i ą z w r o t n e g o p r o p o r c j o n a l n e g o do prędkości
w z g l ę d n e j c e w k i p o m i a r o w e j ,
C d ° T lK u K iK s3 “ p o j e m n o ś ć r e p r e z e n t u j ę c a w p ł y w s y g n a ł u sprzę
ż e n i a z w r o t n e g o p r o p o r c j o n a l n e g o do p r z y s p i e s z e n i a w z g l ę d n e g o ,
L. = — T ? - i n d u k c y j n o ś ć r e p r e z e n t u j ę c a w p ł y w s y g n a ł u pro- K K * Ku i s2 p o r c j o n a l n e g o do p r z y s p i e s z e n i a w z g l ę d n e g o .
Na p o d s t a w i e z a l e ż n o ś c i (3) m o ż n a s t w i e r d z i ć , że w p r o w a d z e n i e sprzęże
n ia z w r o t n e g o w z a ł o ż o n e j p o s t a c i ni e z m i e n i a c h a r a k t e r u u k ł a d u (rzędu r ó w n a n i a r ó ż n i c z k o w e g o o p i s u j ę c e g o z a c h o w a n i e si ę u k ł a d u ) , l e c z powoduje z m i a n ę p a r a m e t r ó w c( i ar ak t e r y z u J ę c y c h p r z e t w o r n i k - p u l s o c j i d r g a ń włas
n yc h, t ł u m i e n i a w z g l ę d n e g o i c z u ł o ś c i .
T r a n s m i t a n c J ę o p e r a t o r o w ę u k ł a d u - r ó w n a n i e (3) - u z y s k a n o p r z y zało
ż e n i u u j e m n e g o s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o , c z y l i p r z y z a ł o ż e n i u , że s i ł y pow- s t a j ę c e w w y n i k u d z i a ł a n i a s p r z ę ż e n i a s'ę p r z e c i w n i e s k i e r o w a n e n i ż siła w y m u s z a j ę c a . P r z y t y m t y pi e s p r z ę ż e n i a o d p o w i e d n i e w s p ó ł c z y n n i k i sprzęże
ni a z w r o t n e g o d o d a j ę s i ę d o s t a ł e j s p r ę ż y s t o ś c i s p r ę ż y n y , s t a ł e j tłumie
ni a i m a s y s e j s m i c z n e j p r z e t w o r n i k a . W p r a k t y c e s p r z ę ż e n i e z w r o t n e będzie s p r z ę ż e n i e m u j e m n y m d l a d a n e g o p a r a m e t r u r u c h u , g d y o d p o w i e d n i a transmi- t a n c j a p ę t l i s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o b ę d z i e s p e ł n i a ł a w a r u n e k :
, R d > 0
lu b
lub
Cd > 0
Ld > °
T a b l i c a 1 W p ł y w s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o na p a r a m e t r y i c h a r a k t o r y s t y k i i n e r c y j n e g o p r z e t w o r n i k a e l e k t r o d y n a m i c z n e g o
Lp.
Rodzaj sp rz ęże n ia zw rotn eg o
W pływ sprzężenia zw rotnego na parametry przetw ornika
W pływ s p rz ę że n ia zw rotnego na am plitudow e cha rakterystyki c zęstotliw ościow e
1.
S przeżenie zw rotne p r o porcjon aln e do w zg lęd n e go p rzem ieszczen ia masy sejsm icznej
¿ = 0 Cd = 0
Ujemne sprzeże nie zwrotne
I 5 > 0
* UJo > CJ0
D * < D A*s 1
1
,|Ky(ju>)| . i
i <0 ^ ° / T v r d > °
Dodatnie s przeże nie zwrotne t r i < 0
" V - C00 <OJo
D * * > D A*= 1
■ !l SA JjS ! !
U»S * U>0 CO0* OJ
2.
S przeżenie zwrotne p ro porcjonalne do w zględn ej prędkości masy sejsmicznej -rd * °
1 = 0 c = o
Ujemne sprzeżenie
zwrotne
t*>o ~*
D * > D A*= 1 1
llK v|ju.)| R5= 0
/ / S \ ~ \ i'~
# i. W °
, v > i
;
CO0 co
Dodatnie sprzeżenie zw rotne
* < •
w O = u>0
D**< D A*= 1
3.
Sprzeżenie zw rotne pro
porcjonalne do względnego przyspieszenia masy sejsm icznej
Cd* 0
1 = 0 l = o
Rd L d
Ujemne sp rz eże n ie zw ro tn e C d > 0
UJo < ŁJ0* ,
D* < D A * < 1
A>1
A%1
lKv(ju»ll Cd =0 ,t .
Ch>0
/ ! — {—
Dodatnie sprzeżenie
zwrotne Cd < 0
u >0 > co0
D**> D A * > 1
A*<1-
w * to© co* * co
o
Elektrodynamiczny przetwornik zesprzężeniem
94 3 . W. Mazur
n a t o m i a s t d o d a t n i e o o r z ę ż e n i e z w r o t n e m o ż n a u z y s k a ć p r z y s p e ł n i e n i u wa
r u n k u o d w r o t n e g o .
M o ż l i w e do u z y s k a n i a z m i a n y p a r a m e t r ó w i c h a r a k t e r y s t y k pr zetworników, p o w s t a j ą c e w w y n i k u d z i a ł a n i a s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o , z e s t a w i o n o w tablicy 1, p r z y c z y m w y s t ę p u j ę c e w n ie j w i e l k o ś c i ti»0 i C sę w a r t o ś c i a m i pul- s a c j i n l e t ł u m i o n y c h d r g a ń w ł a s n y c h i t ł u m i e n i a w z g l ę d n e g o c z ę ś c i mecha
n i c z n e j D r z e t w o r n i k a i n e r c y j n e g o b e z s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o .
Z z e s t a w i e n i a d o k o n a n e g o w t a b l i c y 1 w y n i k a , te p r z e z zmionę w s p ó ł c z y n n i k ó w s o r z ę i e n i a z w r o t n e g o m o ż n a r e a l i z o w a ć k s z t a ł t o w a n i e amplitudowej cha
r a k t e r y s t y k i c z ę s t o t l i w o ś c i o w e j , a w i ę c z m i e n i a ć p u l s a c i ę n a t u r a l n a prze
t w o r n i k a , t ł u m i e n i e w z g l ę d n e o r a z c z u ł o ś ć p r z e t w o r n i k a . P r z y k ł a d o w o , roz
s z e r z e n i a p ł a s k i e j c z ę ś c i c h a r a k t e r y s t y k i a m p l i t u d o w e j w i b r o m e t r u , czyli o b n i ż e n i a p u l s a c j i n a t u r a l n e j p r z e t w o r n i k a , m o ż n a d o k o n a ć p r z e z w p r o w a d z e n i e d o d a t n i e g o s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o , p r o p o r c j o n a l n e g o do w zg lędnego p r z e m i e s z c z e n i a m a s y s e j s m i c z n e j (l_d < O ) , S p r z ę ż e n i e t a k i a p o w o d u j e je- d n o c z e ś n i e w z r o s t t ł u m i e n i a w z g l ę d n e g o . Z a s t o s o w a n i e t e go typu sprzężenia m o ż e n a p o t k a ć p e w n e t r u d n o ś c i ze w z g l ę d u na to, ze s i ła p o w s t a j ę c a w wy
n i k u d z i a ł a n i a s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o je9t w ó w c z a s o r z e c i w n i e s k i e r o w a n a do s i ł y o d d z i a ł y w a n i a s p r ę ż y n y . M o ż e to p r o w a d z i ć d o d u ż y c h w y c h y l e ń sta
t y c z n y c h m a s y s e j s m i c z n e j (cew ki p o m i a r o w e j ) po d w p ł y w e m s i ł y ciężkości o ra z d o n i e s t a b i l n o ś c i ukła du .
O b n i ż e n i e p u l s a c j i n a t u r a l n e j m o ż n a r ó w n i e ż u z y s k a ć , w p r o w a d z a j ę c ujem
ne s p r z ę ż e n i e z w r o t n e p r o p o r c j o n a l n e d o w z g l ę d n e g o p r z y s p i e s z e n i a masy s e j s m i c z n e j (c^ > O). R o z w i ę z a n i e t a ki e p r o w a d z i j e d n a k r ó w n o c z e ś n i e do z m n i e j s z e n i a t ł u m i e n i a w z g l ę d n e g o D r z e t w o r n i k a , a z w ł a s z c z a d o obniżenia j e g o c z u ł o ś c i .I
N a t o m i a s t w p r o w a d z e n i e u j e m n e g o s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o p r o p o r c j o n a l n e g o d o w z g l ę d n e j p r ę d k o ś c i m a s y s e j s m i c z n e j u m o ż l i w i a u z y s k a n i e tłumienia w z g l ę d n e g o p r z e t w o r n i k a o ż ę d a n e j w a r t o ś c i . Te n typ s p r z ę ż e n i a z wrotnego p o z w a l a w i ę c na o p t y m a l n y d o b ó r w a r t o ś c i t ł u m i e n i a w z g l ę d n e g o w z a l e ż n o ś ci od w y m a g a ń i p r z e z n a c z e n i a p r z e t w o r n i k a o r az na p e w n ę k o r e k c j ę ch a
r a k t e r y s t y k i c z ę s t o t l i w o ś c i o w e j w o k o l i c a c h p u l s a c j i n a t u r a l n e j (bez zmia
n y c z u ł o ś c i i p u l s a c j i n a t u r a l n a j ) . Z a s t o s o w a n i e t e g o tyou s p r z ę ż e n i a jest s t o s u n k o w o n a j ł a t w i e j s z e , g d y ż w y k o r z y s t a n i e prz.etwornika e l e k t r o d y n a m i c z n e g o J a k o p r z e t w o r n i k a p o m i a r o w e g o p o z w a l a u z y s k a ć s y g n a ł n a p ię ci ow y p r o p o r c j o n a l n y d o w z g l ę d n e j D r ę d k o ś c i m a s y s e j s m i c z n e j , k t ó r y m o ż n a w y k o r z y s t a ć r ó w n i e ż do s t e r o w a n i a k o n w e r t e r e m U/l, bez k o n i e c z n o ś c i s t o s o w a n ia u k ł a d ó w c a ł k u j ą c y c h i r ó ż n i c z k u j ą c y c h . W p r z e t w o r n i k u z t a k i m s p r z ę ż e n i e m z w r o t n y m c z ę ś ć m e c h a n i c z n a m o ż e być p o z b a w i o n a t ł u m i k a i zadaniem o b w o d u s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o s t aj e się w ó w c z a s z w i ę k s z e n i e tłumienia w z g l ę d n e g o , co r e a l i z u j e się p r z e z w y k o r z y s t a n i e u j e m n e g o s p r z ę ż e n i a z w ro tn e go (Rd > 0) , a ten r od za j s p r z ę ż e n i a nie z a g r a ż a s t a b i l n o ś c i u kł ad u.
Z m i a n ę z n a k u s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o m o ż n a real i z o w a ć przez o d w r ó c e n i e bie
g u n o w o ś c i d o ł ą c z e n i a c e w k i s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o lub - j e ż e l i z m i a n o znaku
Rys. 3. S c h e n a t i d e o w y c z ę ś c i e l e k t r o n i c z n e j p r z e t w o r n i k a ze s p r z ę ż e n l e n z w r o t n y m
Elektrodynamicznyprzetwornikzesprzężeniem.
ma o b e j m o w a ć t y l k o j e d e n z t o r ó w p ę t l i s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o - p rz ez wpro
w a d z e n i e w tym t o r z e ■d o d a t k o w e g o w z m a c n i a c z a o d w r a c a j ę c e g o fazę.
w c e lu p r a k t y c z n e g o s p r a w d z e n i a u z y s k a n y c h w y n i k ó w a n a l i z y przetworni
ka e l e k t r o d y n a m i c z n e g o ze s p r z ę ż e n i e m z w r o t n y m z b u d o w a n o na podstawie s c h e m a t ó w z rys. i i 2 u k ł a d e l e k t r o n i c z n y p r z e d s t a w i o n y na r y su nk u 3.
W u k ł a d z i e tym w z m a c n i a c z W 1 jest w z m a c n i a c z e m n a p i ę c i o w y m , wzmacniaci W 2 - d o d a t k o w y m w z m a c n i a c z e m o d w r a c a j ą c y m fazę, w z m a c n i a c z W 3 - wzmacnia
c z e m r ó ż n i c z k u j ą c y m , w z m a c n i a c z V M - w z m a c n i a c z e m c a ł k u j ą c y m , W 5 - wzmac
n i a c z e m s u m u j ą c y m , a k o n w e r t e r U/ I s k ł a d a się ze w z m a c n i a c z y W 6 i W7 o r a z t r a n z y s t o r ó w T^, Tg, T.j i T^.
P r z e p r o w a d z o n o p o m i a r y w y k a z a ł y . Ze w u k ł a d z i e z rys. 3 wykorzystanie toru ze w z m a c n i a c z e m r ó ż n i c z k u j ą c y m lub c a ł k u j ą c y m p o z w a l a z dokładności?
r zę du 5?, o b l i c z y ć i n a s t a w i ć c z ę s t o t l i w o ś ć n a t u r a l n ą p r z e t w o r n i k a w gra
n i c a c h i 2 5 % w s t o s u n k u d o w a r t o ś c i , j ak ą p o s i a d a p r z e t w o r n i k b ez sprzę
ż e n i a z w r o t n e g o . N a t o m i a s t w y k o r z y s t a n i e t or u s p r z ę ż e n i a z w r o t n e g o , prze
n o s z ą c e g o s y g n a ł p r o p o r c j o n a l n y do w z g l ę d n e j p r ę d k o ś c i m a s y sejsmicznej ( w z m a c n i a c z W2) , p o z w a l B w s z e r o k i c h g r a n i c e c h r e g u l o w a ć t ł u m i e n i e wzglę
d n e p r z e t w o r n i k a (od D* * 0 , 0 6 d o D * = 1 ) .
g 6 O. W. Mazur
L I T E R A T U R A
i] B a s e l C.: Neue, M ö g l i c h k e i t e n in d e r B a u a r t v o n Schwi ngungsmessgeri- ten. A r c h i v für T e c h n i s c h e s M e s s e n , 1 - O c t o b e r 1 958, XI - O a nu a r 195.
2l Gik L.D. : I z m i e r i e n i j e w i b r a c j i . I z d a t i e l s t w o N a u k a - S i b i r s k o j e ot d i e l i e n i j e . N o w o s i b i r s k 1972.
3] O o r i s z D . I . : W i b r o m i e t r i j a . G N T O M L , M o s k w a 1963.
4] M a z u r D . W .: A n a l i z a m i e r n i k a d r g a ń z e l e k t r o n i c z n i e r e g u l o w a n y m tłu- J m i e n i e m p r z e t w o r n i k a . M a t e r i a ł y k o n f e r e n c y j n e - XI M i ę d z y u c z e l m a r
N a r a d a M e t r o l o g ó w . G d a ń s k - G d y n i a 1976.
5l M a z u r J . W.; A n a l i z a p r a c y m i e r n i k a d r g a ń z e l e k t r o n i c z n i e pterowanyi t ł u m i e n i e m p r z e t w o r n i k a . P r a c a d o k t o r s k a . P o l i t e c h n i k a Ś l ą s k a 197 . 6] T i e t z e U., S c h e n k Ch. : U k ł a d y p ó ł p r z e w o d n i k o w e . W N T W a r s z a w a 1976.
R e c e n z e n t ; Doc. d r M. Oastrzębęki
W p ł y n ę ł o d o R e d a k c j i 1 . V I I . 1 9 8 2 r.
1
Elektrodynamiczny przetwornlk ze sprze*eniem. 97
SJIEKTPOflHHAMHHECKHit H3tCEPHTiyibHHi{ IIPE 0B P A 30B A IE Jlb KOJIEEAHHlt C SJlEKIPOMEXAHHMECKOii OBPATHOM CBfl3bJ0
P e a b u e
B ciaxie * a H a n a u H S B03M0XH0CTeil ifcopMHpoBaHHs; v a c T O T H H X x a p a K i e p H o i H K aunzHTy^ti saeKTpoflHHaiui'iecKoro H3nepnTejibHoro npeo6pa30BaTejui KoaeOaaHft n o - oTpoeHHoro B a o c K O B e oseKTpoiiexaHHvecKott oCpaiHofl o b b s h.
\
ELEC T RO DY NA M IC T R A N S D U C E R W I T H E L E C T R O M E C H A N I C A L F E E D B A C K LOOP FOR M E A S U R E M E N T O F V I B R A T I O N P A R A M E T E R S
S u m m a r y
The e l e c t r o d y n a m i c t r a n s d u c e r w i t h the e l e c t r o m e c h a n i c a l f e e d b a c k looo for the m e a s u r e m e n t s of v i b r a t i o n p a r a m e t e r s is d e s c r i b e d . T h e p o s s i b i l i ties of s h a p i n g the g a i n - f r e q u e n c y r e s p o n s e of th e t r a n s d u c e r e r e a ls o presented.