уваних для виготовлення цих систем. Значення цих коефіцієнтів для ряду матеріалів зведені у таблиці 1.
Таблиця 1 - Значення температурного коефіцієнта лінійного розширення і температурних коефіцієнтів модуля пружності
Найменування матеріаловС в с 1? СНаіменованіе матеріаловС в с 1? СМЕД 16,50,71Нейзильбер15,80,68Цинк291,25Латунь18,50,8Ртуть154,56,67Свинец29,81,29Инвар високого качества0,80,04Сухая ель3,50,15Інвар обичний1,60,07Углеродістая сталь11,50,50Сталь з 50% нікеля5,80,25Берріліевая бронза12,80,52
З даних видно (таблиці 1), що навіть без застосування методів температурної компенсації можлива побудова електромеханічних коливальних систем, температурна стабільність частоти яких на порядок перевищує температурну стабільність частоти електричних систем. Необхідно відзначити, що в механічних коливальних системах широко застосовуються методи температурної компенсації у зв'язку зі значними постійністю температурних коефіцієнтів лінійного розширення і пружності матеріалів для широкого діапазону температур.
Необхідно врахувати, що масовість виробництва і досконалість технології дозволили різко знизити вартість механічних і електромеханічних коливальних систем у порівнянні з електричними.
Нарешті, в ряді випадків перевагою механічної коливальної системи в порівнянні з електричною є, як зазначалося вище, висока добротність. Так, добротність балансових коливальних систем досягає 5 · 10 2, камертонних 1,5 • 10 5, маятникових 2 • 10 4, кварцових резонаторів 2 · 10 6. Для порівняння зазначимо, що добротність електричних коливальних контурів для тонального діапазону частот досягає 1 • 10 +2.
До недоліків електромеханічних коливальних систем слід віднести наявність ряду джерел нестабільності частоти, пов'язаних з режимами коливань системи від амплітуди коливань; позиційної помилки - залежності частоти коливань системи від її положення в просторі; впливу зовнішніх магнітних полів і зміни тиску навколишнього середовища. Однак прийняття спеціальних конструктивних заходів дозволяє знизити вплив цих джерел погрішностей до прийнятних значень. Крім того, використання цих «негативних» якостей механічних коливальних систем дозволяє побудувати датчики високої точності для контролю різних параметрів.
Гідність вищезазначених перетворювачів полягає в їх підвищеної точності, швидкодії, відносній простоті і надійності. Крім того, інтерес до них пояснюється тим, що частота може бути виміряна з високою точністю порівняно простими методами рахунку імпульсів або періодів на точно встановлений час і легко кодується. Як зазначалося вище, на основі точних вимірювальних перетворювачів напруги постійного струму в частоту можуть бути створені точні цифрові прилади і значно підвищена точність інформаційно-вимірювальних систем. Досягнута точність перетворювачів при лінійності характеристики перетворення 0,002% становить 0,03% ; температурна похибка 0,01 на 1 ° С у діапазоні температур 10? 50 ° С.
3.3 Механічні коливальні системи з розподіленими параметрами
Традиційний камертон являє собою металевий стрижень прямокутного перерізу, зігнутий у вигляді букви U; розміри перетину гілок камертона зазвичай малі в порівнянні з їх довжиною [2]. Гілки камертона (малюнок 21) здійснюють протифазні коливання. На кінцях гілок камертона в точках виникають пучности, а в точках - вузли коливань; в точці, що знаходиться на місці вигину між двома вузлами, виникає пучность.
Камертон - це коливальна система з розподіленими параметрами. В окремому випадку його можна розглядати як консольно-закріплений стрижень (язичок) (малюнок 21а).
Малюнок 21. Камертон осцилятор: а - зовнішній вигляд найпростішого камертона; б, в, схеми до розрахунку власної частоти.
У цьому випадку коливання стрижня описуються (нехтуючи інерцією обертання стрижня при вигині) хвильовим рівнянням:
де і - відповідно модуль пружності і щільність матеріалу камертона; і - площа поперечного перерізу камертона і момент інерції перерізу щодо осі AA (малюнок 21 б); й - постійні, що характеризують внутрішнє і зовнішнє тертя;- Відповідно зсув деякої точки, її абсциса і час.
Рішення цього рівняння дає формулу для визначення основної частоти камертона
Оскільки аналіз коливальної системи з розподіленими параметрами пов'язаний зі значними обчислювальними труднощами, особливо якщо враховувати нелінійне тертя, різні зовнішні впливи і розглядати камертони складної форми, то доцільно замінити таку систему деякої еквівалентної коливальної системою із зосередженими параметрами. Однак потрібно зазначити, що т...
