Nghiên cứu thực nghiệm
4.2.2. Các loại đầu đo gia tốc dao động [9], [12], [20]
Nh− đã nêu ở trên, nếu dùng các cảm biến gia tốc, ta có thể ghi các gia tốc của các điểm và từ đó phân tích đ−ợc tác động của các thông số dao động đến cơ thể con ng−ời.
Trong quá trình phát triển của kỹ thuật đo l−ờng đã có nhiều loại thiết bị đo dao động, từ thô sơ đến hiện đại. Có thể phân thành các nhóm:
- Thiết bị cơ học; - Thiết bị điện;
- Thiết bị quang và các thiết bị khác.
D−ới đây xin trình bày một vài loại đầu đo dao động theo nguyên lý cơ và điện.
• Thiết bị cơ học:
Các thiết bị loại này có thể chế tạo theo nguyên lý động học hay động lực học, th−ờng có ba bộ phận chính sau:
- Bộ phận tiếp xúc: Theo nguyên lý động học, thiết bị có đầu đo với mũi nhọn để tỳ vào điểm cần đo và đặt vào theo ph−ơng chuyển vị cần đo.
- Bộ phận khuếch đại: có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu ở đầu tiếp xúc, th−ờng áp dụng nguyên lý khuếch đại theo kiểu đòn bẩy.
- Bộ phận chỉ thị: vẽ đồ thị quan hệ giữa đại l−ợng cần đo theo thời gian. Bộ phận này th−ờng gồm hai loại: giấy vẽ-bút mực hoặc loại kim ấn lên giấy tạo hình để ghi quá trình dao động. Trong đó đầu kim hay bút có chuyển động qua lại vạch trên giấy. Giấy căng trên hai rulô, rulô quay làm giấy di chuyển với tốc độ cần làm thí nghiệm theo ph−ơng vuông góc với ph−ơng chuyển động của kim, do đó tạo đ−ợc đồ thị quan hệ giữa đại l−ợng cần đo theo thời gian.
lý đo động học.
Hình 4.3. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị Tastograf
1- đầu đo; 2-lò xo; 3-khớp cầu; 4- ngòi bút vẽ; 5-băng giấy vẽ di chuyển
Đặc tính kỹ thuật:
- Tần số sử dụng: 0-300 Hz
- Khoảng biên độ đo: 0,01-20 mm - Giấy vẽ: khổ rộng 20 mm
- Tốc độ chạy giấy: 2-7 m/phút - Mức độ khuếch đại: 1:4; 1:10; 1:20 - Công dụng: đo dao động thẳng
Hình 4.4 biểu diễn sơ đồ cấu tạo của thiết bị Heiger, sử dụng nguyên lý đo động lực học.
Hình 4.4. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị Heiger
Đặc tính kỹ thuật:
- Tần số sử dụng: 0-200 Hz
- Khoảng biên độ đo: 0,01-40 mm - Giấy vẽ: khổ rộng 40 mm
- Mức độ khuếch đại: 1:3; 1:6; 1:12
- Công dụng: Đo dao động thẳng (đứng, ngang, nghiêng), đo dao động xoắn.
Hình 4.5 là sơ đồ cấu tạo của tần số kế chuyên dùng đo dao động.
Các thanh có chiều dài khác nhau nên mỗi thanh có tần số riêng khác nhau. Khi đặt vào vật dao động thanh nào có tần số riêng trùng với tần số của lực kích thích sẽ dao động mạnh nhất. Do đó ta biết đ−ợc giá trị của tần số của lực kích thích.
Hình 4.5. Sơ đồ cấu tạo của tần số kế
1-thanh dao động; 2-tấm dày; 3-ngàm giữ; 4-vỏ Hình 4.6. là sơ đồ cấu tạo của tần số kế Frank.
Hình 4.6. Sơ đồ cấu tạo của tần số kế Frank
1-thanh đo điều chỉnh đ−ợc chiều dài; 2-bánh xe quay điều chỉnh; 3-chỉ thị kế; 4- đầu đo; 5-độ chia tính theo chu kỳ trong một phút
Nhờ điều chỉnh đ−ợc độ dài của thanh, ta sẽ tìm đ−ợc giá trị độ dài nào của dụng cụ đo dao động lớn nhất. Từ đó xác định đ−ợc tần số của lực kích thích.
• Đầu đo điện:
Cảm biến đ−ợc dùng có thể là điện trở. áp điện,…, chúng đ−ợc chế tạo thành các đầu đo gia tốc (dựa theo nguyên lý quán tính). Nhờ các mạch tích phân trong máy đo, ta xác định trực tiếp đ−ợc vận tốc chuyển vị.
Hình 4.7 biểu diễn sơ đồ các loại đầu đo gia tốc kiểu KD 35.
Hình 4.7. Sơ đồ các loại đầu đo gia tốc kiểu KD 35
1-đế; 2-chuyển đổi; 3-khối l−ợng m; 4-lá đồng; 5-cáp; 6-vỏ
4.3. Giới thiệu ph−ơng pháp và thiết bị nghiên cứu thực
nghiệm