---

5. Метод индикации резонанса конструкции с использованием электретных вибропреобразователей

   1. Устройство индикации резонанса с использованием электретных вибропреобразователей (ВП) реко­мендуется применять, если испытуемое изделие имеет площадь менее 30 мм² или выполнено из изоляционно­го материала и размещение на нем пьезоэлектрического преобразователя невозможно. Применение электрет­ных ВП не требует припайки проводников к изделию, как в устройствах с использованием емкостных виб­ропреобразователей, размещения на самом изделии, нанесения покрытий или рисок. Электретные ВП прак­тически не ограничены по частоте и могут быть применены при определении резонансных частот как деталей микросхем, так и электродов генераторных ламп.

Для применения электретных ВП требуется обеспечение свободного доступа к испытуемым изделиям или к их деталям.

Электретный ВП так же, как и ЕВП образован неподвижным электродом и испытуемым изделием. Вза­имное расположение их одинаково в обоих вибропреобразователях. В электретном ВП в качестве активного элемента применяется электрет, вплотную прилегающий к неподвижному электроду.

Электродом может служить поляризованная конденсаторная пленка из политетрафторэтилена или дру­гие материалы толщиной 30—50 мкм. В результате поляризации на поверхности пленки образуется электричес­кий заряд с поверхностной плотностью до 10^-8 Кл/см², который может сохраняться в течение продолжитель­ного времени. При вибрации изделия напряженность поля и индуцированный заряд на неподвижном электро­де, а следовательно, и потенциал его изменяются по величине пропорционально виброскорости испытуемого изделия.

Неподвижный электрод подключен к входу усилителя или лампового вольтметра, выход которого под­ключают к осциллографу. Частота вибрации, на которой напряжение с электретного вибропреобразователя, расположенного над испытуемой деталью изделия, имеет максимум, равна резонансной частоте этого изде­лия (детали).

Технология приготовления (поляризации) электретов представляет собой термообработку пленки в постоянном электрическом поле. Для приготовления электретов два слоя пленки размещаются в середине воздушного промежутка, образованного хромированными латунными пластинами (электродами), располо­женными параллельно друг другу на расстоянии (3,0±0,5) мм.

На электроды подается постоянное напряжение (20±2) кВ и пленка нагревается до температуры (230±10) °С, затем охлаждается в течение часа до комнатной температуры, после чего высокое напряжение отключается. Приготовленные таким образом электреты устанавливаются в изолированные кассеты для пре­дохранения электретов от попадания пыли на них и для хранения. Могут применяться и другие способы полу­чения электретов и режимы поляризации.

Конструкция электретного ВП представлена на черт. 15 настоящего приложения

.

1

1 — зажимная гай­ка; 2 — сухари;

3 — кабель; 4 — накидная гайка;

5 — корпус; 6 — изоляционный стержень; 7 — за­жимное кольцо;

8 — пленочный электрет; 9 — электрод

— стол вибростенда; 2 — приспособление для испытаний; 3 — испы­туемое изделие; 4 — электретный вибропреобразователь; 5 — пьезоэлек­трический вибропреобразователь; 6, 7 — катодные повторители; 8, 9 — милливольтметры; 10 — частотомер; 11 — самописец;

12 — осциллограф

Ч

Черт. 14

ерт. 15

Пленочный электрет 8 вырезают в виде полоски длиной 30—35 мм и шириной, равной ширине электро­да 9, и закрепляют на изоляционный стержень 6 при помощи зажимного (из фторопласта) кольца 7.

не рекомендуется проводить испытания при повышенной температуре (выше 50 С) в зоне расположе­ния электретного ВП, так как это может привести к уменьшению заряда электрета;

корпус электретного ВП необходимо тщательно заземлять;

входное сопротивление усилителя или лампового вольтметра должно быть не менее 5 МОм;

электретный ВП при определении резонанса необходимо располагать по возможности ближе к испыту­емому изделию, так как чувствительность электретного ВП обратно пропорциональна величине зазора между электретом и изделием. Минимальное расстояние от электрета до изделия ограничивается только максималь­ной амплитудой колебания изделия при резонансе и составляет от 0,1 до 3,0 мм.

6. Метод индикации резонанса конструкции по изменению выходного сигнала

   1. Индикацию резонанса по изменению выходного сигнала испытуемых изделий рекомендуется приме­нять при испытании электровакуумных приборов, полупроводниковых приборов, реле, переключателей и т. п., выходные параметры которых могут являться функцией параметров вибрации их деталей. При этом нет необходимости вскрытия изделий с целью обеспечения свободного доступа к их деталям.

Применение данного метода целесообразно, если при испытании изделий на виброустойчивость может иметь место нарушение функционирования изделий. Данный метод не позволяет достоверно выявить резони­рующую деталь.

1 — стол вибростенда; 2 — приспособление для испыта­ний; 3 — испытуемое изделие; 4 — источник питания;

5 — милливольтметр; 6 — осциллограф

Черт. 16

Изделие, установленное на вибростенде, подключается к источникам питания, обеспечивающим элек­трический режим изделия, соответствующий максимальной чувствительности по выходным параметрам изде­лия. Выход изделия (анод, коллектор и т. п.) подключается через конденсатор к выходу усилителя или лампо­вого вольтметра, по показаниям которого контролируется уровень выходного сигнала при изменении частоты вибрационной нагрузки. Частота, на которой наблюдается экстремум выходного сигнала или нарушение рабо­тоспособности изделия, является резонансной частотой изделия.

7. Метод индикации резонанса конструкции с использованием лазерного измерителя
   механических колебаний

   1. Применение устройства индикации резонанса с использованием лазерного измерителя механических колебаний возможно при испытании любых изделий при обеспечении условия прямой видимости их, а также при измерении амплитуд колебаний при резонансе.

   2. Структурная схема лазерного измерителя механических колебаний представлена на черт. 17 настоя­щего приложения. Излучение оптического квантового генератора (ОКГ), работающего в непрерывном одно­частотном режиме, падает на полупрозрачное зеркало, где расщепляется на 2 луча. Первый луч, поступаю­щий на полупрозрачное зеркало, является опорным (гетеродинным), лучом, второй луч, пройдя через уст­ройство сдвига частоты, заркалами и фокусирующей системой направляется на испытуемое изделие. Рассеян­ное изделием излучение собирается фокусирующей системой и полупрозрачными зеркалами и совместно с опорным лучом падает на фотоприемник. Механические колебания изделия приводят к фазовой модуляции отраженного от него лазерного излучения. Напряжение с выхода фотоприемника через усилитель и ограничи­тель поступает на частотный детектор. С выхода частотного детектора сигнал, пропорциональный виброскоро­сти изделия, поступает на осциллограф или вольтметр. Резонансная частота соответствует максимальному сигналу, снятому с выхода частотного детектора.

8. 1 — осциллограф; 2 — частотный детектор; 3 — ограничитель; 4 — полосовой усилитель на частоту 30 мГц; полоса пропуска­ния 0,5 мГц; 5 — фотоэлектронный умножитель; 6, 7, 11 — зеркала с коэффициентом отражения не менее 50 %; 8 — фоку­сирующая система; 9 — испытуемое изделие; 10 — газовый оп­тический квантовый генератор; 12 — устройство для сдвига час­тоты; 13 — зеркало с коэффициентом отражения не менее 90 %Метод индикации резонанса конструкции с использованием оптических увеличительных средств

   1. В диапазоне частот до 1000 Гц индикацию резонанса можно осуществлять по результатам контроля изменения амплитуд колебаний испытуемых изделий с использованием оптических увеличительных средств. К таким средствам относятся: лупы, зрительные трубы, микроскопы.

   2. При вибрации изделия в поле зрения оптических инструментов создают линейные фигуры, имеющие вид отрезков прямых линий, эллипсов или окружностей. Наибольшее отклонение наблюдаемой фигуры от своего исходного положения, представляющего собой проекцию удвоенной амплитуды колебаний на плос­кость, перпендикулярную к оси увеличительного инструмента, фиксируется как резонанс.

   3. Для отличия резонансов, возникающих на исследуемом изделии, от резонансов стенда или корпуса изделия увеличительный инструмент перестраивают на резкое изображение какой-либо части корпуса изделия или стенда в непосредственной близости от точки крепления испытуемого изделия. Если корпус в этом диапа­зоне не резонирует, то резонансная частота изделия определена правильно. Если же корпус в этом диапазоне частот тоже резонирует, то это резонанс корпуса или стенда, а не изделия, при этом необходимо проводить дальнейший поиск резонанса. Индикация резонанса таким методом может быть осуществлена и на более высоких частотах, но это требует применения увеличительных инструментов с высокой разрешающей спо­собностью и большого опыта работы с ними.

9. Метод индикации резонанса конструкции по результатам органолептического анализа

   1. Непосредственное физиологическое восприятие вибрации и ориентировочная оценка ее параметров — органолептический анализ — проводятся испытателем без каких-либо специальных физических приборов в диапазоне частот до 200 Гц. При этом возможно применение простейших инструментов: линейки, циркуля и др.

Индикация резонанса проводится по увеличению колебаний, наблюдаемых визуально, возрастанию уровня звуковых колебаний, создаваемых резонирующим изделием, или характерному искажению звуковых колеба­ний при испытании, а также по результатам ощущения при непосредственном прикосновении пальцев к испытуемому изделию.

Разновидностью органолептического анализа для определения резонансных частот является совмещен­ный анализ механического и зрительного восприятия. Остро отточенный карандаш твердости не менее Т прикладывают острием к испытуемому изделию. При этом карандаш держат кончиками пальцев за незаточен- ный конец. Изменяя частоту вибрации, наблюдают за колебаниями острия. При резонансе изделия острие периодически как бы зависает над изделием, что воспринимается зрительно, и карандаш соскальзывает с изделия, что воспринимается зрительно, и карандаш соскальзывает с изделия, что воспринимается осязани­ем.

10. Метод индикации резонанса конструкции с использованием СВЧ генератора

    1. Устройство индикации резонанса с использованием СВЧ генератора рекомендуется для определе­ния резонансных частот в основном консольно-закрепленных малогабаритных и миниатюрных изделий мас­сой до 50 г.

В основу устройства положен принцип амплитудной модуляции сигнала СВЧ генератора с частотой механических колебаний изделия.

Низкочастотные колебания испытуемого изделия модулируют СВЧ сигнал с частотой механических колебаний изделия.

При совпадении частоты механических колебаний с резонансной частотой испытуемого изделия ампли­туда колебаний резко увеличивается, что приводит к увеличению амплитудной модуляции СВЧ сигнала. Низ­кочастотную огибающую СВЧ сигнала, поступающего с детекторной головки, анализируют с помощью низ­кочастотного анализатора. Конструкция резонатора показана на черт. 19 настоящего приложения.

1 — СВЧ генератор; 2 — ферритовый вентиль; 3 — направлен­ный ответвитель; 4 — низкочастотный анализатор; 5 — детек­торная головка; 6 — осциллограф; 7—СВЧ резонатор; 8 — антенна; 9 — исследуемый образец; 10 — согласующий держатель; 11 — вибратор

Черт. 18

1 — волновод (10Ч23); 2 — диафрагма; 3 — поршень настройки; 4 — антенна

Черт. 19

11. Метод определения низшей резонансной частоты деталей изделия, имеющих предварительное
    натяжение, методом удара

    1. Метод предназначен для определения низшей резонансной частоты подвижных деталей конструк­ции изделия, имеющего кусочно-линейную упругую характеристику (см. черт. 19 а).

Р, М — упругая сила или момент силы, действую-
щие на узел изделия; х, ф — перемещение или угол
поворота узла изделия