Устройство для измерения динамических параметров вращающихся объектов

 

УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩАКШИХСЯ ОБЪЕКТОВ, соаержашее питакяиий и передающий токосъем- НИКИ с вращающимися и непоцвижными обмотками, располагаемый на вращак щемся объекте тензометрическйй мост, аиагомали которого соединены с вращающимися обмотками обоих токосьемниясмз, регистрирующий блок, соединенный с неподвижной обмоткой передающего токо съемника, генератор прямоугольного напряжения , блок регулировки напряжения, один из входов которого соединен с вы .ходом генератора, дифференциальный уси литель, один из вхоцов которого соединен с выходом блока регулировки напряжения, другой - с одним из концов неподвижной обмотки обратной связи питающего токосьемника , а выход - с одним концом неподвижной первичной обмотки последнего , источник опорного напряжения, блок сравнения, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с другим входом блока регулировки напряжения, и нагрузочный резистор , один ксхнец которого заземлен, а другой соединен с неподвижной дополнительной обмоткой питающего токосъемника , о и ч а, ю щ е е с я тем, что, i с целью расщирения рабочего диапазона температур, оно снабжено дополнительным (Л резистором, один конец которого заземлен , а другой соединен с другим концом неподвижной первичной обмотки питающего токосъемника, интегратором, вход которого соединен с общей точкой нагрузочного резистора и дополнительной обмоткой, и сумматором, первъгй вход которого сое4 динен с выходом интегратора, второй СХ), вход - с общей точкой неподвижной nef оо вичной обмотки питающего токосъемника и дополнительного резистора, а выход с другим входом блока сравнения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ I 048304

А.ЗШ G 0 В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ", ;.:..::- ":. )

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3400980/25-28 (22) 25.02,82 (46) 15.10.83. Бюл. М 38 (.72) С. С. Торопов, В. Ф. Проценко и А. B. Губин (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 531.781.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР, % 842408,.кл. С 01 D 5/12, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

% 949334, кл. G 01 В 7/18, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ПЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ВРАШАЮШИХСЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее питаюший и передаюший токосъем» ники с врашаюшимися и неподвижными обмотками, располагаемый на вращаю»шемся обьекте тензометрический мост, диагонали которого соединены с врашаю шимися обмотками обоих токосъемников, регистрируюший блок, соединенный с неподвижной обмоткой передающего токо сьемника, генератор прямоугольного на пряжения, блок регулировки напряжения, один из входов которого соединен с вы,ходом генератора, дифференциальный уси» лйтель, один из входов которого соединен с выходом блока регулировки напряжения, другой - с одним из концов неподвижной обмотки обратной связи питаюшего токосвемника, а выход - с одним концом неподвижной первичной обмотки последнего, источник опорного напряжения, блок сравнения, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с другим входом блока регу лировки напряжения, и нагрузочный резистор, один конец которого заземлен, а другой соединен с неподвижной дополнительной обмоткой питаюшего токосъемника, о т л и ч а; ю ш е е с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона с температур, оно снабжено дополнительным резистором, один конец которого заземлен, а другой соединен с другим концом неподвижной первичной обмотки питаюшего токосъемника, интегратором, вход которого соединен с обшей точкой нагрузочного резистора и дополнительной обмоткой, и сумматором, первый вход которого соединен с выходом интегратора, второй вход - с обшей точкой неподвижной первичной обмотки питающего токосъемника (© и дополнительного резистора, а выхадс другим входом блока сравнения. 4 ь

1048

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано пля. измерения динамических параметров (де формаций, давления, вибраций.

Известно устройство для измерения динамических параметров вращающихся обьеятов, содержащее питающий и передающий бесконтактные с вращающимися и неподвижными обмотками, располагае-. мый на вращающемся обьеяте, тензометрический мост, диагонали .которого соединены с вращающимися обмотками обоих токрсъемников, регистрирующий блок, соединенный с неподвижной обмоткой передающего токосъемника, генератор прямоугольного напряжения, усили- тель постоянного тока с дифференциальными входами, к одному входу которого подключена неподвижная обмотка обрат» ной связи питающего токосъемника, к другому axony - генератор прямоугольного напряжения, а к выходу - неподвижная первичная обмотка питающего токосъемника Г1 3 .

Однако это устройство не может быть 2 использовано на объектах, работающих в широком диапазоне температур, так как при этом изменяется активное сопротивление вращающейся обмотки токосъемни- . ка и сопротивление диагонали питания тензометрического моста, что приводит

30 .к уходу чувствительности устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для изме» рения динамических параметров вращающихся обьеятов, содержащее питаю щий и передающий токосъемники с враща ющимися и непопвижными обмотками, располагаемый на вращарщемся обьекте жнзометрический мост, диагонали кото-. . рого соединены с вращающимися обмоь» ками обоих токосъемников, регистрирующий блок, соединенный с неподвижной обмоткой передающего токосьемника, генера тор прямоугольного напряжения, блок регулировки напряжения, один из входов которого соединен с выходом генератора, дифференциальный усилитель, один из входов которого соединен с выходом блока регулировки напряжения, другой - с одним из концов неподвижной обмотки обратной связи питающего токо сьемника, а выход - с одним концом неподвижной первичной обмотки последнего, источник опорного напряжения, блок 5 сравнения, опии из входов которого соединен с источником опорного напряжения, а выхоп - с другим входом

304 2 блока регулировки напряжения, и нагруэочный резистор, один конец яоторого заземлен, а npyroN соединен с непопвиж ной дополнительной обмоткой питающего токосъемника, и с другим входом блока регулировки. напряжения t.2) ..

Недостаток известного устройстваневозможность использования его на, объектах, работающих в широком диапазоне температур, так как при этом требуется точная регулировка элементов схемыв соответствии с фактическим ио ходным сопротивлением диагонали пи. тания тензометричесяого моста, что приводит K необходимости HBCTpbOKH усърайстйа непосредственно на обьекте с точностью недостижимой в этих условияхi

Бель изобретения - расширение рабочего диапазона температур устройства.

Ilem постигается тем, что устройство для измерения динамических параметров вращающихся обьектов, coneржащее питающий и передающий токосъемнихи с вращающимися и неподвижными обмотками, располагаемый на вращающемся объекте тенэометрический мост, диагонали которого соединены с вращающимися обмотками обоих токосъемников, регистрирующий блок, соединенный с неподвиж. ной обмоткой передающего токосъемника, генератор прямоугольного напряжения, блок регулировки напряжения, один из входов которого соединен с выходом ге» нератора, дифференциальный усилитель, один из axonos которого соединен с выходом 6nwa регулировки напряжения, а другой - с одним из концов неподвижной обмотки обратной связи питающего токосъемника, а выход - с одним концом непопвижной первичной обмотки последнего, источник опорного напряжения, блок сравнения, один иэ входов которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с другим входом блока регулирования напри» жения, и нагрузочный резистор, один ко нец которого эаземлен, а другой соединен с неподвижной дополнительной обмоткой питающего токосъемника, снабжено дополнительным резистором, один конец которого заземлен, а другой соединен с другим концом неподвижной первичной обмотки питающего токосъемника, интег ратором, вход которого соединен с общей точкой нагрузочного резистора и по полнительной обмотки, и сумматором, первый вход которого соединен с выходом интегратора, второй вход - с общей..1

3 ": 1048 точкой непоцвижной первичной обмотки питающего токосьЕмника и цополнитель ного резистора, а выхоц с цругимвхоцом блока сравнения.

На чертеже прецставлена блок-схема йрецлагаемого устройства.

Устройство цля измерения цинамических параметров вращающихся объек тов содержит питающий и перецаюший токосъемники. 1 и 2 с вращающимися g обмотками 3 и 4 и непоавижными обмот ками 5-8, располагаемый на вращающемся обьекте 9, тензометрический мост 10; циагонали которого соецинены соотвеь»

cTBeHHo. c вращающимися обмотками 3 и 4- т жосъемников 1 и 2, регистрирую щий блок 11; .соециненный с непоцвижной обмоткой 8 перецаюшего токосъемникй 2, генератор 12 прямоугольного напряже ния, блок 13 регулировки напряжения, один из вхоцов которого соецинен с вы хоцом. генератора,12, дифференциальный усилитель 14, оцин из вхоцов кото рого соецинвн с выхоцом блока 13 ре »: гулировки, цругой с оцним из концов., непоцвижной обмотки 5 обратной связи питающего токосъемника 1, а выход с одним концом непоцвижной первичной обмотки 6 последнего, источник 15 опорного .напряжения, блок 16 сравне» ..

30 ния, оцин из входов которого соецинен. с источником 15 опорного напряжения, а выхоц» с цругим вхоцом блока 13регулировки, нагрузочный резистор 17, один конец которого заземлен, а цругойсоединен с неподвижной цополнительной обмоткой 7 питающего токосъемника 1, дополнительный .резистор 18, оцин конец. которого заземлен, а другой соецинен с другим концом непоцвижной первичной обмотки 6 питающего токосьемника 1, 40 интегратор 19, вход которого соецинен с общей точкой нагрузочного резисто ра 17 и цополнительной обмотки 7, и сумматор 20, первый вход которого сое динен с выхоцом интегратора 19, вто»

45 рой вхоц» »с обшей точкой непоцвижной перви щой обмотки 6 питающего токосъемника 1 и цополнительного резисто-. -. ра 18, а выхоц - с другим вхоцом бло ка 16 сравнения. Другие концы непоцвижных обмоток 5, 7 и 8 заземлены..

Устройство работает следующим обра эом.

Прямоугольное напряжение, поступаю щее на прямой вхоц усилителя 14 от генератора 12 через блок 13 регулирод. ки, вызывает ток 1,, в первичной обмою ке питающего токосъемника 1.

304 4

Этот ток инцуктпрует во. всех обмотках токосъемника 1 напряжения взаимной инцукции. Напряжение, возникающее на зажимах обмотки 5 обратной связи, сравнивается на входе усилителя 14 по- стоянного тока. Раэностный сигнал поццерживает ток j< первинной обмотки 6.

При цостаточно большом коэффициенте усиления по напряжению усилителя 14 разностный сигнал стремится к нулю, а слецовательно, напряжение, инцуктируемое в обмотке 5 обратной связи, приближается по форме к прямоугольно му. Такую же форму имеют и напряжения, инцуктируемые в обмотках 7 и 3, которые сцеплены с тем же магнитным потоком, что и обмотка 5 обратной связи.

Прямоугольное напряжение с вращающейся обмотки 3 поступает на тензомост 10, который в исхоцном состоянии сбалансирован, Возцействие контролируемого цинамического параметра на тензомост 10 вызывает его разбаланс.

Ток разбаланса тензомоста 10 по вращающейся обмотке 4 перецающего токосъемника 2 и навоцит в непоцвижной об

I ,мотке 8 Э К:, пропорциональную величине

1 тока разбаланса тензомоста, которая фиксируется регистрирующим устрой- ством 11.

Изменение температуры окружающей срецы вызывает изменение величины распределенных сопротивлений и обмоток 7 и 3, соецинительных провоцников и сопротивлений плеч тензомоста 10, При постоянной величине сигнала на инвертирующем вхоце усилителя 14 напряже-. ние, инцуктируемое в обмотке 3, буцет также постоянным по уровню. Следовательно, любые температурные измене- ния измерительной цепи, вызывают из-. менение величины тока, текущего через тенэомост, что привоцит к изменению его чувствительности. Для стабилизации величины тока тенэомоста в прецлагаемом устройстве использованы дополнительный резистор 18, нагрузочный реэисгор 17, цополнительная обмотка 7, источник 15 опорного напряжения, блок 16 сравнения, сумматор 20 и интегратор 19.

Эти элементы совместно с блоком 13 регулировки и цифференциальным усилителем 14 образуют автоматическую систему стабилизации тока тензомоста, которая работает слецующим образом.

Ток i первичной обмотки 6 равен (Я, Я I ных величин. Подобрав коэффициент 1с интегратора таким образом, чтобы вы« полнялось равенство

R "г

1 1 получим

0 U P1

5 1048304

me 1„- намагничиваюший ток; приведенньп. ток врашающейся

2 обмотки 3.

В пределах каждого полут ериоца прямоугольного напряжения намагничива- 5 ккций ток изменяется по линейному закону

10 где 0 - напряжение, инцуктируемое во врашаюшейся обмотке 3

n - коэффициент трансформации, t равный отношению числа вит» ков обмотки 3 к числу витков . обмотки 6;

- индуктивность первичной обмотl ки 6;

C — время.

Напряжение, воэникаюшее на зажимах дополнительного резистора 18, равно

0 =At = L U t+R12.

Д 1 1Ь г

- U„=4 uZd<=a>>»t, О

40 где ф - коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами ин тегратора 19, 45

Это напряжение поступает на другой вход сумматора 20 и вычитается из напряжения U так, что входной сигнал суммируюшего усилители равен или

И U =Я1 +i — =kn U t..((R

* и 2 tl 4„2 2

Выражение, вхоцяшее в скобки последнего уравнения, состоит иэ постояни поступает на вход сумматора 20, на другой вхоц которого поступает напряжение с выхода интегратора 19. Входное напряжение интегратора 19, снимаемое с нагрузочного резистора 17, имеет прямо-ЗО угольную форму и равно U n2U2 где h2 коэффициент, равный отношению числа витков обмотки 7 к числу витков об» мотки 3. Выходное напряжение 0 интегратора 19 имеет линейно иэменяюшуюся форму в пределах каждого полупериода прямоугольного напряжения U = со hSt

Это означает, что входной сигнал сумматора 20 пропорционален с точностью до постоянного коэффициента току тенэомоста 12, Напряжение с выхода сумматора 20 поступает на первый вход блока.16 сравнения, на второй вход которого поступает напряжение с источни-ъ ка 13 опорного напряжения. Результат сравнения цвух напряжений передается на. управляюший вход блока 13 регулировки, который обеспечивает такой уровень вхоцного напряжения дифференциального уси. лителя 14, чтобы отклонение тока тенэомоста от номинального стремилось к нулю.

Вышеописанный принцип стабилизации тока тензомоста обеспечивает устрой ству сушественные преимушества по сравнению с прототипом, так как на схему сравнения поступает сигнал непосрецственно тока тензомоста, а система стабилизации поцдерживает его постоянным по величине. Поскольку при этом управляюший сигнал не зависит от пара метров измерительной цепи, расположенной на врашаюшемся обьекте 9, то автоматически отпадает необходимость конт» роля величины сопротивления измеритель ной цепи и установки необхрдимого значения опорного напряжения или величины сопротивления нагруэочного резистора.

Так как ток. тенэомоста величина постоянная, то источник опорного напряжения может быть выполнен нерегулируемым, что.исключает необхоцимость .проверки правильности его установки перед каждым включением, поскольку цостоверность результатов измерений обеспечиж« ется принципом работы системы стабили» эации тока тенэомоста.

Устройство отличается и более высокой экономической эффективностью. Это объясняется тем, что anecb отсутствуют зат раты рабочего времени на поцготовительные операции перед включением устройства, связанные а определением сопротивления измерительной цепи и установки величины опорного напряжения, Одна такая операция на измерительный канал

Кроме того, при выполнении атих операций в известном устройстве не исключаются ошибки опрецеления сопро 10 тивлений или установки величины опорно» го напряжения, что приводит к низкой

7 ° 1048304 8 занимает 10-18 мин рабочего времени. цостоверности результатов измерения

При доводке изцелий, когца число кон и необхоцимости повторных измерений, тролируемых точек достигает 80-100; а которые в ряде случаев не удается вычисло измерительных каналов не превыша- полнить, если ресурс контролируемого ет 10, время на выполнение подготови 5 объекта ограничен. Практическое испольтельных операций достигает 8-12 ч. зование прецлагаемого устройства исключ чает собственно операции опрепеления со-. противления измерительного канала и

М установки величины опорного напряжения, а слецовательно, принципиально исключена воэможность получения нецостоверных результатов измерения.

Составйтель H. Тимошенко

Редактор В. Ковтун Техреа C.Неце Корректор В. Гирняк

Заказ 7916/46 Тира к 602 Поаписное

BAHHIIH Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-ЗБ., Раушская наб., ц. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгороц, ул. Проектная, 4