Устройство для бесконтактного контроля физических параметров вращающихся объектов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее датчики, источник питания, вращающийся Трансформатор, ротор которого соединен с выходом частотно-импульсного модулятора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных воэмозхностей, в него введены соединенные последовательно блок связи, амплитудный детектор (. . ( -j; .-. П. ---;-- 7i-V-;......У а - . (;.,:-Т ifOTe,.. и фазовый дискриминатор, анализатор длительности, вход которого соединен с выходом блока связи, первый, второй и третий демодуляторы, входы которых соединены с соответствующикш выходами анализатора длительности, соединенные последовательно согласующий блок, преобразователь напряжениечастота и широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с входом частотно-импульсного модулятора , другие входы частотноимпульсного мсщулятора и широтноимпульсного модулятора соединены с выходами согласующего блока, входы которого соединены с выходами датчиков , при выход источника питания соединен с соответствующими КЛ входами согласующего блока, преобразователя напряжение-частота, широтно-импульсного и частотно-импульс ного модуляторов, а обмотки ротора вращающегося трансформатора расположены с эксцентриситетом. О5 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО ИАЛИСТИЧНжИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) С 01Р 5 12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ f,", с г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3419198/18-21 (22) 05.04.82 (46) 23.01.84 . Бюл.МЗ (72) В.П. Кручинин, Л.Б.Розенбаум, E.Â. Земчихин и Ф.В. Голов (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621.336(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

В 686113, кл. 4 01 Э 5/12, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9281862, кл. G 01 Р 5/12, 1970. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ВРАЩАКЩИХСЯ ОБЬЕКТОВ, содержащее датчики, источник питания, вращающийся трансформатор, ротор которого соединен с выходом частотно-импульсного модулятора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него введены соединенные последовательно блок связи, амплитудный детектор и фазовый дискриминатор, анализатор длительности, вход которого соединен с выходом блока связи, первый, второй и третий демодуляторы, входы которых соединены с.соответствующими выходами анализатора длительности, соединенные последовательно согласующий блок, преобразователь напряжение- частота и широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с входом частотно-импульсного модулятора, другие входы частотноимпульсного модулятора и широтноимпульсного модулятора соединены с выходами согласующего блока, входы которого соединены с выходами датчиков, при этом выход источника питания соединен с соответствукнцими входами согласующего -блока, преобразователя напряжение-частота, широтно-импульсного и частотно-импульсного модуляторов, а обмотки ротора . вращающегося трансформатора распо- Я ложены с эксцентриситетом.

Ью 4

1068710

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного контроля различных параметров вращающегося объекта с привязкой измерительной информации к его углу поворота. 5

Известно устройство для бесконтактного контроля нращающихся объектов, содержащее подвижную переданную и неподвижную приемную обмотки, посредством которых осуществляется передача измерительной информации с объекта (13.

Недостатком устройства является низкая точность передачи измерительной информации в низкочастотном диапазоне иэ-за неравномерности амплитудно-частотной характеристики индуктивно связанных обмоток..

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство содержащее датчики,непод20 вижную и подвижную части, включающие в себя измеритель физического параметра, источник питания, вращаю.щийся трансформатор, ротор которого соединен с выходом частотно-импульсного модулятора (23.

Недостатками устройства являются невозможность съема и передачи информации от нескольких измерителей различных физических параметров через одну. обмотку вращающегося трансформатора и отсутствие привязки получаемой информации к положению контролируемого объекта.. Целью изобретения .является расширение функциональных возможностей устройства.

Цель достигается тем, что в устройство для бесконтактного контроля физических параметров вращающихся 40 .объектов, содержащее датчики, источник питания, вращающийся трансформатор, ротор которого соединен с выходом частотно-импульсного модулятора, введены соединенные после- 45 довательно блок связи-, амплитудный ,детектор и фазовый дискриминатор, анализатор длительности, вход -которого соединен с выходом блока связи, первый, второй и третий демодуляторы, 50 входы которых соединены с соответствующими выходами анализатора длительности, соединенные последовательно .согласующий блок, преобразователь напряжение-частота и широтно-импульс- ный модулятор, выход которого соединен с входом частотно-импульсного модулятора, другие входы частотно импульсного модулятора и широтноимпульсного модулятора соединены с выходами согласующего блока,. входы 60 которого соединены с выходами датчиков, при этом выход источника питания соединен с соответствующими входами согласующего блока, преобразователя напряжение-частота, широт- 65 но-импульсного и частотно-импульсного модуляторов, а обмотки ротора нращающегося трансформатора расположены с эксцентриситетом.

Такое построение устройства позволяет одновременно получать с объекта три вида информации, например, о виброакустических процессах, температурах, давлениях и т.д.,с одновременной привязкой получаемой информа- ции к положению контролируемого объекта.

На фиг.1 представлена упрощенная структурная схема устройства; на фиг.2 — условные графики напряжений на выходе его основных узлов.

Устройство содержит датчики 1-3 (измерители физических параметрон, расположенные в соответствующих местах контролируемого объекта, согласующий блок 4, преобразователь 5 напряжение-частота, широтно-импульсный модулятор 6 частотно-импульсный модулятор 7 источник 8 питания, состоящий из выпрямительного блока 9 и источника 10 переменного. тока, врацающийся трансформатор 11, блок 12 связи, анализатор 13 длительности, первый, второй и третий демодуляторы

14-16, амплитудный детектор 17, фазовый дискриминатор 18 и трансформатор 19 питания. Особенность конструкции нращающегося трансформатора

11 заключается в эксцентричном расположении обмоток ротора относительно оси Вращения. При этом выходы датчиков 1-3 через согласующий блок 4 подключены к соответствующим входам последовательно соединенных преобразователя 5 напряжение-частота, широтно-импульсного модулятора 6 и частотно-импульсного модулятора 7, выход которого через последовательно соединенные вращающийся трансформатор 11, блок 12 снязи, амплитудный детектор 17 подключен к фаэоному дискриминатору 18, а выход блока

12 связан через анализатор 13 длительности соответственно с первым, вторым и третьим демодуляторами 14

16.Источник 10 переменного тока через трансформатор 19 питания и выпрямительный блок 9 соединен с согласующим блоком 4, преобразователем 5 напряжение-частота, широтно-импульсным модулятором 6 и частотноимпульсным модулятором 7.

Устройство работает следующим образом.

Параметры контролируемого объекта, например величины вибраций, давлений и температуры преобразуютсН соответственно Датчиком 1 вибраций, датчиком 2 давления и датчиком

3 температуры в электрические сигналы, которые поступают на трехканальный согласующий блок 4, содержащий

1!368710 три усилителя. Сol)гаг:ующий блок 4 необходим для у<.иления измерительных сигналов и согласования выходного сопротивления датчиков 1-3 с последующим трактом. В общем случае контролируемые физические параметры могут быть отличными от указанных в зависимости от установленных датчиков. Затем с выходов согласующего блока 4 сигналы с датчиков 1-3 поступают соответственно на преобразователь 5 напряжение-частота, широтно-.импульсный модулятор б .и частотно-импульсный модулятор 7 ° Последовательность формирования рабочего сигнала в преобразователе 5 напряжение-частота, широтно.-импульсном модуляторе б и частотно-импульсном модуляторе 7 поясняется с помощью графиков на фиг.2. Напряжение с датчика 1 через согласующий блок 4 поступает на.преобразователь 5 напряжение-частота, где оно преобразуется в последовательность импульсов с временными интервалами (фиг.2,а ),длительность которых, Tg пропорциойальна напряжению датчика

i, т.е. Т = f (О„) . Эта последователь.ность исйользуется для синхронизации работы широтно-импульсного модулятора б, который преобразует напряжение 0> датчика 2 в импульсы с периодом Т и длительностью Т=1(0„) (фиг.2,б).

В свою очередь выходные импульсы широтно-импульсного модулятора б используются для синхронизации работы частотно- импульсного модулятора

7, который преобразует напряжение 0> датчика 3 в пачки импульсов с частотой заполнения, равной f<= f<(V ), периодом повторения Т и длительнос1 тью гл (фиг.2 в ). Сформированный сигнал с выхода частотно-импульсного модулятора 7 при прохождении через вращающийся трансформатор 11, у которого обмотки расположены эксцентрично относительно оси вращения, .модулируется по амплитуде иэ-за периодического изменения индуктивной связи при вращении обмотки (Фиг.2,г).

Со вторичной обмотки вращающегося

50 трансформатора 11.сигнал через блок

12 связи поступает одновременно на вход амплитудного детектора 17, где производится выделение его огибающей, форма напряжения которой близка к синусоидальной, и на вход анализатора 13 длительности, который осуществляет выделение временных интервалов последовательностей импульсов

У,, т„и f и их распределение на .первый, второй, третий демодуляторы 14,15, и 16. Получаемые одновременно на выходах преобразователей

14,15 и. 16 напряжения соответствуют напряжениям датчиков 1,2 и 3 соответ« ственно.

Выделенное амплитудным детектором

17 напряжение огибающей преобразуется фаэовым дискриминатором 18 в угол поворота подвижной части устройства а поскольку последняя жестко скреплена с объектом контроля, то фиксируемые значения напряжений с выходов преобразователей также будут жестко .привязаны к углу поворота объекта.

Питание всех узлов, расположенных в подвижной части устройства, осуществляется от источника 8 питания.

Устройство обеспечивает. более широкие функциональные возможности так как передает информацию от генераторных первичных преобразователей, выходным сигналом которых является постоянное или медленно меняющееся напряжение (например, термопреобразователи ) и от параметрических первичных преобразователей (наприглер, резистивные, индуктивные и т.д.), а также позволяет производить дистанционные измерения без дополнительной потери точности в линии связи. Устройство просто в изготовлении при массовом производстве, иэ-за невысоких требований к точности изготовления отдельных деталей так как паразитная амплитуд) ная модуляция передаваемого сигнала иэ-за биений вращающихся деталей не оказывает влияния на точность передачи частотно-преобразованного сиГНBJIB

3 068710

gut У

Составитель С. Морозов

Редактор Н. Лазаренко Техред И.Иетелева КорректоР И. Зрдейи

°

Заказ 11446/33 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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