КОАКСИАЛЬНЫЙ ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКИХ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Коаксиальный трибоэлектрический преобразователь динамических механических величин
Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения динамических механических величин: деформаций, вибраций.
Известен коаксиальный кабельный преобразователь (патент РФ № 1595247, кл. Н01В 11/18, опубл. 30.07.94г.) включающий внутренний многопроволочный проводник, полиэтиленовую изоляцию, внешний проводник в виде оплетки, изоляционную оболочку и защитную полиэтиленовую трубку.
Известный преобразователь имеет низкую чувствительность и стабильность формирования трибоэлектрического сигнала, низкую помехойстойчивость и недостаточно широкий частотный диапазон. Задачей настоящей полезной модели состоит в разработке конструкции коаксиального трибоэлектрического преобразователя, лишенного указанных недостатков.
Технический результат полезной модели состоит в повышении чувствительности, стабильности, линейности преобразования, помехоустойчивости и расширении частотного диапазона путем уменьшения внутренней емкости и линеаризации колебательной системы преобразователя и повышении помехозащищенности. Технический результат достигается тем, что в коаксиальный трибоэлектрический преобразователь динамических механических величин, содержащий внутренний проводник, размещенный внутри полиэтиленовой изоляции, внешний проводник, изоляционную
G01B7/16
оболочку и защитную полиэтиленовую трубку, введены экран и дополнительная защитная полиэтиленовая трубка, причем, полиэтиленовая изоляция выполнена сплошной из пористого полиэтилена, при этом внутренний диаметр изоляции равен диаметру внутреннего проводника, изоляционная оболочка размещена между полиэтиленовой изоляцией и внешним проводником, экран установлен между основной и дополнительной защитными полиэтиленовыми трубками, и тем, что изоляционная оболочка выполнена из лавсана, и тем, что изоляционная оболочка выполнена из фторопласта, и тем, что экран выполнен из алюминиевой пленки, внутри которой размещены один или два проводника, и тем, что внутренний и внешний проводник выполнены многожильными, причем, внешний проводник выполнен в виде оплетки.
На чертеже схематично изображен предлагаемый преобразователь. Преобразователь представляет собой отрезок коаксиального кабеля, состоящий из внутреннего проводника 1, выполненного, например, из свитых проводников, слоя сплошной, выполненной из пористого полиэтилена изоляции 2, изоляционной оболочки 3, выполненной из лавсана или фторопласта, внешнего проводника 4 и защитной полиэтиленовой трубки 5, экрана 6, выполненного из алюминиевой пленки 7 и размещенных внутри нее одного или двух проводников S, дополнительной защитной полиэтиленовой трубки 9.
Элементы преобразователя прилегают один к другому, образуя строго концентричную систему, при этом внутренний диаметр изоляции 2 равен диаметру внутреннего проводника 1, а изоляционная оболочка 3 плотно прилегает к изоляции 2 и внешнему проводнику 4. Работа преобразователя основана на трибоэлектрическом эффекте. При вибрациях, деформациях, воспринимаемых отрезком коаксиального кабеля, возникают относительные перемещения между внутренним проводником 1 и изоляцией 2, изоляцией 2 и оболочкой 3,
a также между внешним проводником 4, оболочкой 3 и защитной трубкой 5, которые вследствие контактного трения приводят к появлению электрических зарядов на внутреннем 1 и на внешнем 4 проводниках. Защита возникающих электрических зарядов, выполняющих функцию рабочей информации, осуществляется экраном 6, который посредством проводников 8 заземлен и исключает воздействие геопатогенных явлений. Кроме того, экран способствует помехозащищенности преобразователя. Сам экран защищен от воздействия внешней среды трубкой 9.
Чем интенсивнее относительные перемещения конструктивных элементов кабеля, тем лучше условия для образования трибоэлектрических зарядов, которые при подключении проводников кабеля через усилитель напряжения или заряда к регистратору, например, осциллографу, приводят к формированию на последнем выходного электрического сигнала, пропорционального входному механическому воздействию в диапазоне частот от долей Гц до нескольких кГц, При использовании в измерительной схеме усилителя заряда практически отсутствуют ограничения по длине как кабельного первичного преобразователя, так и соединительного кабеля, так как их емкости не влияют на уровень выходного сигнала усилителя.
Повышение чувствительности, стабильности, помехозащищенности, линейности преобразования в широком частотном диапазоне обусловлено линейностью колебательной системы концентричных, плотно прилегающих друг к другу слоев проводников и диэлектриков, и такими свойствами пористой полиэтиленовой изоляции, как упругость в сочетании с шероховатостью ее поверхности и относительно малая диэлектрическая проницаемость, а также свойствами системы изоляции - изоляционной оболочки - внешнего проводника, которые позволяют получить электрический сигнал более высокого уровня при том же внешнем механическом воздействии.