Устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОПЕРЕЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащее каналы измерения компонент вибрации по ocHOBHOt.iy и двум ортогональным Направлениям, каждый из ко торых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и вольтметр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности , вычислитель выполнен в виде подключенного к усилителю основного канала первого аналогового делителя, второй вход которого подключен к ис .точнику опорного напряжения, а выход - к управляюйщм входам согласующих усилителей двух других каналов, подключенных к последним, двух квадраторов , соединенных последовательно с их выходами вычислителя модуля, второго аналогового делителя, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя основного канала , третьего аналогового делителя, выходом подключенного к вольтметру, а вторым входом - к выходу первого j (Л аналогового делителя. оо о о ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1080050 А

3(59 G 01 М 7 00,/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3520685/18-28 (22) 29. 09. 82 (46) 15. 03. 84. Вюл. 9 10 (72) E. П. Корытко и В. И. Петрович (53) 620. 17Д. 53 (088. 8) (56) 1. ГОС 20844-75. Аппаратура виброизмерительная с пьезоэлектрическими виброизмерительными преобраз ователями. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОПЕРЕЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащее каналы измерения компонент вибрации по основному и двум ортогональным направлениям, каждый из ко». торых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и. согласующего усилителя, и подключенные.к выходам усилителей вычислитель и вольтметр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности, вычислитель выполнен в виде подключенного к усилителю основного канала первого аналогового делителя, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход — к управляющим входам согласующих усилителей двух других каналов, подключенных к последним, двух квадраторов, соединенных последовательно ,с их выходами вычислителя модуля, второго аналогового делителя, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя основного канала, третьего аналогового делителя, выходом подключенного к вольтметру,,р 2 а вторым входом — к выходу первого аналогового делителя.

10800." 0

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения параметров поперечных составляющих механических колебаний объектов, например виброустановок, и может Найти применение при испытаниях на вибрацию.

Известно устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний, содержащее каналы измерения компонент вибрации па основному и двум ортогональным направлениям, каждый из которых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и индикатор.

Один вибропреобразователь преобразует в электрический сигнал колебанкя объекта в основном (рабочем) направлении, например вертикальном (по оси Z}, а два других - поперечные составляющие колебаний в плоскости, перпендикулярной основному направлению колебаний, по двум взаимно перпендикулярным направлениям оси Х и Y . Каждый вибропреобразователь подключается через согласующий усилитель ко входу индикатора (вольтметра }. По результатам измерений составляющих колебаний по трем взаимно перпендикулярным направлениям рассчитывается с помощью вычислителя относительный коэффициент поперечных составляющих колебаний К, ис ходя из соотнсвюения

02+U2

K„= „1оо (A) к v

ЗО

40

О, U — напряжения, пропорциогде нальные значению параметра вибрации по поперечным взаимно перпендикулярным направлениям (осям X и У);

U - напряжение, пропорциональное значению параметра вибрации в основном направлении (оси 21, 50

В качестве вычислителя применяются различные средства для выполнения математических операций по приведенному соотношению (1).

Однако известное устройство обладает повышенной погрешностью определения значений К при снижении урови ня выходного сигнала по каналу Z u значительным изменением погрешности при переключении пределов измерения вольтметра, соизмеримым со значением 6О искомого коэффициента. Кроме того,» устройство вносит дополнительную погрешность определения К в случа5 ях, когда колеблющаяся точка объекта имеет в плоскости X — Y траекторию, 65 отличную от прямой. Так, для круговой тра ек тории, когда фаз овый сдвиг между составляющими по осям Х и Y. равен 90 о, погрешность достигает 41%.

Цель изобретения — повышение точности определения коэффициента Кп.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний, содержащее каналы измерения компонент вибрации по основному и двум ортогональ ным направлениям, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и вольтметр, вычислитель выполнен в виде подключенного к усилителю основного канала первого аиалогового делителя, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход — к управляющим входам согласующих усилителей двух других каналов, подключенных к последним, двух квадраторов, соединенных последовательно с их выходами вы числителя модуля, второго аналогового делителя, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя основного канала,. третьего аналогового делителя, выходом подключенного к вольтметру, а вторым входом — к выходу первого аналогового делителя.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний содержит три канала измерения компонент вибрации по основному g и двум ортогональным направлениям Х и У, каждый из которых состоит нз последовательно соединенных вибропреобразователя

1 (X }, 2(У} и 3 (Z), согласующего усилителя 4 и 5 с регулируемыми коэффициентами передачи и согласующего усилителя б основного канала Z подключенного к их выходам вычислителя, вын в виде подключенного к усилителю б основного канала первого аналогового делителя 7, второй вход которого подключеи к источ- нику (не показан )i опорного напряжения, выход усилителя б подкдрчен к управляющим входам согласующих усилителей 4 и 5 каналов Х и Y соединенные с выходами согласующих усилителей 4 H 5 квадраторы 8 и 9, последовательно соединенные с их выходами вычислитель 10 модуля, второй аналоговый делитель 11, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя б основного канала, третий аналоговый делитель 12, выходом подключенный к вольтметру

1080050

Тираж 823; Подписное

ВНИИПИ Заказ 1327/44

Фил"ал ППП "Патент", г. ужгород, ул.Проектная, 4

13, а вторым входом — к выходу первого аналогового делителя 7. Вычислитель 10 модуля включает суммирующую схему 14, аналоговый сумматор

15, операционный усилитель 16 и цепь

17 обратной связи.

Устройство работает следующим образом.

На вибрирующем объекте (например, виброустановке) устанавливаются три вибропреобразователя, направления основной чувствительности которых располагаются по трем взаимно перпендикулярным осям. Вибропреобразователь 3 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный параметру колебания в основном направлении, а вибропреобраэователи 1 и 2 — в поперечных направлениях. Напряжение, вырабатываемое вибропреобразователем 3, усиливается в согласующем 20 усилителе 6 до значения

0 =К3 где 0 =В а

Кз — коэффициент передачи усилителя 6; 25

 — коэффициент преобразования

3 ви бропр еобраз оват еля 3; амплитуда вибрации (виброZ перемещение, виброскорость или виброускорение) в основ- ЗО ном направлении.

Напряжение 0 поступает на вход первого аналогового делителя 7, на второй вход которого поступает постоян- . ное напряжение U, а на выходе аналогового делителя 7 образуется о напряжение U в,, где ц — по3 стоя нное напряжение, з начени е которого равно максимально возможному ф) напряжению U .. Напряжения с вибропреобразователей 1 и 2 равны

0> 61 а» и 0 62 N- Элементы схемы выбираются таким образом, чтобы В =

=В =В8=В.-. Тогда )Х В ах у В Y 45

02 =802 . Напряжение вйбропреобразователей 1 и 2 поступает на входы согласующих усилителей 4 и 5 с регулируемым коэффициентом передачи, на вторые входы которых поступает напряжение U с выхода аналогового делителя 7. Коэффициенты передачи

% усилителей 4 и 5 выбраны таким обраU эом, чтобы при .11» -,1 1 было

К =K =K =К. При этом напряжение на

1,2 выходах усилителей 4 и 5 равно

0.,=М8а„О и U2=<8а 0 соответствен- но. Найряжейия U„ »1 0 поступают на аналоговые умножйтели (квадраторы)

8 и 9, выходы которых соединены с входами суммирующей схемы извлечения квадратного корня вычислителя 10 модуля, включающего аналоговый сумматор и операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен аналоговый умножитель, работающий в режиме возведения в квадрат (позицией на чертеже не показан). Таким образом, на выходе схемы вычислителя 10 мод ля вырабатывается напряжение 0 --»ВУ,6 а„+а... которое поступает на вход вr рого аналогового делителя 11, на второй вход;;. которого поступает напряжение с выхода согласующего усилителя 6 основного канала, на выходе делителя 11 вырабатывается напряжение,, U, U,„м +а

2 2

Х . 1

„U = — =

Z .5 ц а

При уменьшении о1, что приводит к уменьшению а» и а, увеличивается

О... т. е. U.х подцерживается постоян.ным в широких пределах измерений параметра вибрации по основному направлению колебаний. На выходе аналогового делителя .12 вы абатывается

2 напряжение Х у т. е. ц 6, „, 86(x 1 а

2 не зависит от К, и В. Напряжение

0861» измеряется вотАтметром 13, шкала которого проградуирована в з.начениях коэффициента К> поперечной составляющей колебаний (в процентах).

Так как устройство вычисляет модуль мгновенных значений напряжений, пропорциональных векторам вибрации в поперечных направлениях, то отсутствует дополнительная погрешность, вносимая за счет сдвига фазы между векторами вибрации в направлениях Х и Y

Использование предлагаемого устройства позволяет снизить погрешности определения коэффициента К, возникающие эа счет изменения значений составляющей колебаний по основному направлению, а также за счет изменения неучитываемого сдвига фазы между поперечными составляющими векторов по осям Х и .1, при этом значительно снижается трудоемкость и облегчается процедура определения коэффициента КП.