Устройство для динамических измерений на вращающихся объектах

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з

SQDG 01 В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ опорного напряжения, а выход - с уп равляющим входом блока регулировки, тензорезистор, токосъемник трансфор . маторного типа с тремя неподвижными и одной подвижно"-обмотками, у которых вывод первой неподвижной обмотки соединен с выходом усилителя, вывод второй неподвижной обмотки соединен с инвертирующим входом усилителя, : вывод третьей неподвижной обмотки, соединен с другим входом блока сравнения, вторые выводы неподвижных обмоток заземлены, подвижная обмотка первым выводом соединена с тензорезистором, нагрузочный резистор, включенный параллельно третьей.неподвиж- Я ной обмотке,. и регистратор, о т л и - . ч а ю щ е е,с я тем, что, с целью упрощения и повйшения надежности устройства,.оно снабжено дифференцирую-. щим блоком, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с ре-. гистратором, а второй вывод. подвижной обмотки соединен с другим концом тен.,зорезистора.

"Ч . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ

: ИЗМЕРЕНИЙ НА ВРАЩАКЩИХСЯ ОБЪЕКТАХ, содержащее генератор прямоугольных импульсов, блок регулировки напряже-,,ния, соединенный с выходом генератора, усилитель постоянного тока,.один выход которого соединен с выходомблока регулировки, источник опорного напряжения, блЬк сравнения„ один из входов которого соединен с источником (р.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3359014/25"28 ,,(22) 26,11.81 ,. (46) 07. 05 83. Бюл. У 17 (72) С.С. Торопов, В.ф. Проценко и В.С. Захарин (.71) Уфимский авиационный институт .им. Орджоникидзе (53) 621;317..72 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 842408, кл. G 01 D 5/12, 1979

2. Авторское свидетег(ьство СССР по заявке И 3243829/21, кл.- G 01 D 5/12, 25.08.81 (прототип) ...SU„„1016668 Д

1016668

Изобретение Относится к измеритель ной технике, а именно к.тензометрическим преобразователям для измерения механических величин на вращающихся объектах, и может быть .использовано при измерении переменных давлений, вибраций или деформаций на. вращающих ся валах и деталях..

Известно устройство для динамичес;

1О ких измерений на вращающихся объектах, содержащее генератор прямоугольных импульсов, усилитель постоянного тока, один .вход которого соединен с выходом генератора, два токосъемника трансформаторного типа, один из 15 которых имеет одну подвижную обмотку и и две неподвижных, соединенных соответственно с инвертирующим,.входом и выходом усилителя, а другой - одну. подвижную и одну неподвижную обмотки,20 тензометрический мост, диагонали которого соединены с подвижными обмотками токосъемников, и регистратор, соединенный с неподвижной обмоткой второго токосъемника 11 . 25

Однако это устройство содержит много измерительных элементов, размещаемых на вращающемся объекте.(два токосъемника, четыре тензорезистора, входящие в тензометрический мост ), и 30 поэтому нуждается в площадке увеличенных размеров для крепления этих элементов на объекте.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для динамических измерений на вращающихся объектах, содержащее генератор прямоугольных импульсов, блок регу--:.. лировки напряжения, соединенный с выходом генератора, усилитель постоянного тока, один выход которого соеди-нен с выходом блока регулировки, источник опорного напряжения, блока сравнения, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с управляющим входом: блока регулировки, мост из четырех тензорезисторов, два токосъемника трансфОрматОрнОгО типа» Один из КОТО 5р рых имеет три неподвижных и одну подвижную обмотки, у которых выво31 первой неподвижной обмотки соединен с выходом усилителя, вывод второй непОДвижнОй ОбмОтки сОеДинен с инвер 55 тирующим входом усилителя, вывод . третьей неподвижной обмотки соединен с другим входом блока сравнения, вто0ЫЕ BblBOflM HAtlAtlm4WuuV ЛЯи лены, и подвижная обмотка соединена с диагональю моста, а другой - одну подвижную обмотку, соединенную с. другой диагональю моста и одну неподвижную обмотку, нагрузочный резистор, включенный параллельно третьей обмотке первого токосъемника, и регистратор, соединенный с неподвижной ,Обмоткой второго токосъемника (2 1 .

Однако и это устройство, как и предыдущее, содержит много измерительных элементов, размещаемых на вращающемся объекте, и поэтому также нуждается в площадке увеличенных размеров; для крепления этих элементов на объекте.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для динамических измерений на вращающихся объектах, содержащее генератор прямоуголь- ных импульсов, блок регулировки напря-: жения, соединенный с выходом генератора, усилитель постоянного тока. один вход которого соединен с выходом блока регулировки, исто ник опорного напряжения, блок сравнения, один иэ входов которого соединен с источником опорного напряжения, а выходс управляющим входом блока регулировки, тенэорезистор, токосъемник трансформаторного типа с тремя неподвижными и одной подвижной обмотками, у .. которых вывод первой неподвижной обмотки соединен с выходом усилителя, вывод второй неподвижной обмотки соединен с инвертирующим входом усилителя, вывод третьей неподвижной обмотки соединен с другим входом блока сравнения, вторые выводы неподвижных обмоток заземлены, подвижная обмотка первым выводом соединена с тензорезистором, нагруэочный резис тор, включенный параллельно третьей неподвижной обмотке, и регистратор, снабжено дифференцирующим блоком, вход которого соединен с выходом . усилителя, а.выход - с регистратором, а второй вывод подвижной обмотки соединен с другим концом тензорезистора.

На чертеже представлена блок-схе" ма устройства.

Устройство для динамических измерений на вращающихся объектах содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, блок 2 регулировки напряжеления проводника подвижной обмотки

11, в результате чего изменяется величина тока 12, текущего через тензорезистор 6. Для стабилизации ления обмотки 11.

Обмотка 10, подключена к нагрузочному резистору 12, расположенному в зоне со стабильной температурой.

Поскольку тензореэистор 6 изготавляют из нихрома или .константана,то.в ет напряжение с вйхода источника 4ния двух напряжений поступает на вход блока 2 регулировки напряжения, ния, индуктируемого в подвижной обимеет линейно растущую форму. Дейст-, Линейно растущий ток создает линейно растущее напряжение на активном сопротивлении обмотки 8. Напряжение с выхода усилителя 3 поступает на вход де которого образуется прямоугольное напряжение, поступающее на регистратор 14.

Воздействие контролируемого дина

его величины, а следовательно, и динамическое изменение величины тока 1 .

3. - 1016668 4 ра 1, усилитель 3 постоянного тока, один вход которого-соединен с выхо-. дом блока 2 регулировки, источник 4 опорного напряжения, блок 5 сравнения, один из входов которого соединен тока ) используется обмотка 10, омис источником 4, а выход - с управляю- ческое сопротивление которой изменящим входом блока 2 регулировки, ется синхронно с изменением сопротив" тензореэистор 6, размещенный на площадке на вращающемся объекте, токосъемник 7 с неподвижными обмотками 1р

8 †. 10 и подвижной обмоткой 11, у которых один вывод обмотки 8 соединен с выходом усилителя 3, один вывод обмотки 9 соединен с инвертирующим достаточно широком диапазоне изменевходом усилителя 3, один вывод о5- 1 ния температур окружающей среды, его мотки 10 соединен с другим входом .. сопротивление изменяется незначительблока 5 сравнения, вторые выводы об- но. Следовательно, измерительная. моток 8 — 10 заземлены, а выводы . цепь и цепь обмотки 10 оказываются . подвижной обмотки 11 соединены с кон- электрически подобными. Напряжение цами тензореэистора 6, нагрузочный с нагрузочного резистора 12 поступарезистор 12, включенный параллельно ет на первый вход блока 5 сравнения,f обмотке 10, дифференцирующий блок 13, а на другой вход этого блока поступавход которого соединен с выходом усилителя.3, и регистратор 14, соединен- опорного напряжения.. Сигнал сравне" ный с выходом дифференцирующего бло- уу ка 13.

Устройство работает следующим o6 %: чем обеспечивается уровень напряжеразом. .!

Напряжение в форме длительных мотке 11, необходимый для поддержания разнополярных прямоугольников с вы.- - 3ф номинального тока 12 текущегО через хода генератора 1. через блок 2 регу-- . ТенэоРезистоР 6 лировки напряжения" поступает на не- Напряжение на выходе усилителя 3, инвертирукщий вход усилителя 3 и прикладывается к обмотке 8 токосъем- вительно, длЯ пеРедачи постоЯнного ника 7, вызывая в ней ток 1„. Этот (в пределах каждого полупериода.) наток индуктирует в обмотках 9, 10 и 11 пряжения в подвижную вторичную токосъемника 7 напряжения взаимной обмотку токосъемника, ток 1„ обмотки индукции. Напряжение, возникающее . 8 должен нарастать по линеййому закона зажимах обмотки 9, поступает на ну, что обеспечивается за счет обрат" инвертирующий вход усилителя 3, где ной связи и усилителя 3 постоянного сравнивается с напряжением, действую- тока, отрабатывающего сигнал ошибки. щим на его неинвентирующий: вход.

При достаточно большом коэффициенте усиления по напряжению усилителя 3 разностный сигнал стремится к нулю.

43

Это означает, что в обмотке 9 фарми- дифференцирующего блока 13, на выхо" руется напряжение, близкое по форме к напряжению на выходе генератора 1 прямоугольных импульсов, а следовательно, такое же напряжение будет сформировано и в обмотках 10 и 11, - мического параметра на тенэорезистор

Ю витки которых сцеплены с тем же 6 вызывает динамическое изменение магнитным потоком, что и витки.обмотки 9. Таким образом, достигается функционирование схемы по осуществлению питания измерительной цепи прямо- Этот ток однозначно связан с тоугольным напряжением. При изменении ком j обмотки 8 коээфициентом транс1 температуры окружающей среды проис- формации, а. следовательно, и в токе ходит изменение омическогo соппотин- учлет йоигчтстя ялть инлмиааг ла

S 101 составляющая,. вызванная воздействием измеряемого параметра на тензорезистор 6. Динамическая составляющая тока 4 создает падение напряжения на сопротивлении обмотки 8. Суперпозиция линейно растущего и динамически изменяющегося напряжения поступает на вход дифференцирующего блока 13, а затем на регистратор 14.

Таким образом, в предла«гаемом устрайстве информация о контролируемом динамическом параметре снимается непосредственно с выхода усилителя, связанного с неподвижной обмоткой 8 токосъемника 7, что позволило включить тензорезистор 6 по схеме одиночного сопротивления.

Отсутствие тенэометрического моста исключает .необходимость размещения трех дополнительных тензореэИсторов и прокладки соединительных проводников на вращающемся объекте.

Замена двух токосъемников одним значительно уменьшает установочные габариты токосъемного узла., при допустимых по техническим условиям габаритах токосъемного узла появляется возможность увеличить число измерительных каналов, что. в большинстве случаев является крайне желательным, Уменьшение числа токосъемников зна6668 d чительно удешевляет стоимость всего устройства, так как токосъемный узел - нестандартный элемент, а его г. изготовление сопряжено со значительными технологическими трудностями механической обработки специальных ферромагнитных материалов и необходи мостью последующей термообработки с;целью восстановления их ферромаг10 нитных свойств. Уменьшение числа . элементов, располагаемых на вращающемся объекте, ведет к уменьшению затрат рабочего времени на монтаж измерительных цепей, что обуславли-, 15 вает дополнительную экономическую эффективность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом .

Предлагаемое устройство обладает также более высокой надежностью так, 20 как исключение передающего токосъем+ ника, замена тенэометри ческого моста одним тензореэистором и сокращение вдвое количества соединительных проводов, располагаемых на вращающемся

2з объекте, где условия их эксплуатации осложнены высокими значениями вибра- ций, ускорений, рабочих температур и, в ряде. случаев, наличием агрессивных компонентов в окружающей сре з де, повышает надежность измерительной цепи, а значит и всего устройства в целом.

Составитель Н. Тимошенко

Редактоо Е. «Папп Техред Л.Пекарь КоРРекторА.Тяско

Заказ 3374/42 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

« Х Л 5 . У « а» ° филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,