Устройство для виброакустической диагностики механизмов периодического действия

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ МЕХАНИЗМОВ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащее генератор, последовательно соединенные вибропреобразователь, согласующий блок, нормирующий блок, гребенчатый фильтр, блок измерения и индикатор , выход генератора соединен с управляющим входом гребенчатого фильтра, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения достоверности измерений, оно снабжено блоком фазовой автоподстройки частоты , нормирующий блок выполнен в виде усилителя с автоматической обратной связью, блок фазовой автоподстройки частоты входом подключен к выходу нормирующего блока, а выходом - к управляющему входу генератора . о о о го

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5D G 01 Н 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 2915314/18-28 (22) 17.04.80 (46) 07.08.84. Бюл. Р 29 (72) В.Н. Костюков и С.A. Морозов (53) 531.768 (088.8) (56) !. Авторское свидетельство СССР

В 506777, кл . G 01 М 13/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

У 868408, кл. G 01 М 13/02, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ МЕХАНИЗМОВ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащее генератор, последовательно соединенные вибропреобразоватсль, согласую„„SU,» I2 A щий блок, нормирующий блок, гребенчатый фильтр, блок измерения и индикатор, выход генератора соединен с управляющим входом гребенчатого фильтра, отличающееся тем, что, с целью повыщения достоверности измерений, оно снабжено блоком фазовой автоподстройки частоты, нормирующий блок выполнен в вице усилителя с автоматической обратной связью, блок фазовой автоподстройки частоты входом подключен к выходу нормирующего блока, а выходом — к управляющему входу генератора.

1107002

Изобретение относится к измерительной технике и мажет использоваться для оценки технического состояния механизмов без разработки по параметрам виброакустическага сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для диагностики механизмов периодического действия, содержащее генератор, последовательно соединенные вибропреобразователь, согласующий блок„ нормирующий блок, гребенчатый фильтр, блок измерения и индикатор, выход генератора соединен с управляющим входом гребенча- 15 того фильтра (1 .

Недостатком известного технического решения является та, что погрешности коэффициентов передачи усилительно-преобразовательных звень- Zp ев, вибропреобразователя и погрешности его установки полностью переносятся на погрешность результатг>в диагностики.

Наличие систематической погреш- 25 ности настройки, определяемой полосой прапускания гребенчатого фильтра и скоростью его перестройки, приводит к дополнительным погрешностям измерения амплитуд частотных составляю- gp щих, чта еще более усугубляет указанный недостаток известного устройства.

Цель изобретения — павьппение дос" тавернасти измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для виброакустической диагностики механизмов периодического действия, содержащее генератор, последовательно соединен" 40 ные вибропреобразаватель, согласующий блок, нормирующий блок, гребенчатый фильтр, блок измерения и индикатор, выход генератора соединен с управляющим входом гребенчатого фильтра, снабжено блоком фазовой автаподстрайки частоты, нормирующий блок выполнен в виде усилителя с автоматической обратной связью, блок фазовой автоподстройки частоты входом под50 ключен к выходу нармирующего блока, а выходом — к управляющему входу генератора.

На чертеже приведена блок-схема ст ойства.

У P

Устройство для виброакустической диагностики механизмов периодического действия содержит генератор 1, последовательно соединенные вибропреабраэователь 2, согласующий блок

З,нормирующий блок 4, гребенчатый фильтр 5, блок 6 измерения, индикатор 7 и блок 8 фаэовой автаподстрайки частоты. Нормирующий блок 4 выполнен в виде усилителя с автоматической обратной связью, блок. 8 фазовой автаподстройки частоты входом подключен к выходу нормирующего блока 4, а выходом — к управляющему входу генератора 1, Устройство работает следующим образом.

Мощность виброакустического сигнала механизма периодического действия можно представить в виде суммы двух составляющих где W> — мощность периодической составляющеи, которая складывается иэ суммы всех гармоник периодической составляющей вибраций, определяемой рабочим циклом мемеханиэма, W — мощность шумовой составляющей, которая складывается . иэ суммы всех частотных компонентов, лежащих между гармониками периодической составляющей, и определяется погрешностями механизма.

При наличии погрешностей в мехаНизме, полученных при изготовлении или в эксплуатации, мощность шумовой составляющей резко возрастает, а мощность периодической составляющей

Wp изменяется незначительно. Это позволяет использовать уровень Wp в качестве опорного для исключения погрешностей измерения амплитуды во всем диапазоне частот. Для этого виброакустический сигнал нужно нормировать по общему уровню

Тогда при появлении неисправностей в механизме, приводящих к увеличению мощности шумовой составляющей

W+, увеличивается также ее относительный уровень Щ, а относительный уровень периодической составляющей Мр падает, чта соответствует уменьшению остаточного ресурса механизма.

1!07002 — г

BHHHIIH Заказ 5746/28 Тираж 547 Подписное

ФиЛиал IIIIII "Патент", г.Ужгород, ул.Про .утлая, 4

Вибрации работающего механизма с помощью вибропреобразователя 2 преобразуются в электрический сигнал, который проходит предварительную фильтрацию и усиление в согла- 5 сующем блоке 3 и поступает на вход нормирующего блока 4. Последний выполнен в виде усилителя с автоматической регулировкой усиления, выход которого через цепь автоматической обратной связи соединен с управляющим входом, благодаря чему уровень сигнала на выходе нормирующего блока

4 поддерживается постоянным.

Сигнал поступает на вход гребен- 15 чатого фильтра 5, который имеет гребенчатую амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), частоты максимумов которой соответствуют частотам гармоник периодической состав— 20 ляющей — P()

Число конденсаторов фильтра 5п определяется числом фильтруемых гармоник периодической составляющей.

Центральная частота f К-го зубца 25

АЧХ фильтра связана с частотой f4 первого зубца и частотой fp генератора 1 соотношением

Изменяя частоту генератора 1, гребенчатый фильтр 5 можно настроить на вь!деление гармоник периодической со ста вляющей .

Далее сигнал усиливается буферным усилителем гребенчатого фильтра 5, верхняя граничная частота полосы пропускания которого выбира— ется меньше частоты f генератора, что необходимо для подавления комму- 40 тационных помех на выходе фильтра 5.

Для повышения точности настройки гребенчатого фильтра 5 на гармоники периодической составляющей генератор 1 выполнен управляемым, а его управляющий вход через блок 8 фаэовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) соединен с выходом нормирующего блока 4.

Блок 8 ФАПЧ автоматически подстраивает частоту генератора 1 при неточной установке или флуктуации скоростного режима механизма, используя для этого периодическую составляющую. содержащуюся в выходном сигнале нормирующего блока 4 .

С помощью блока 8 ФАПЧ обеспечивается точная настройка гребенчатого фильтра 5 на гармоники перио дической составляющей (с точностью до постоянной разности фаз g между импульсами генератора 1 и периодической составляющей сигнала) и слежение за оборотами привода при их флуктуациях с частотой до

100 Гц и отклонении от номинальной частоты вращения в пределах 4. 5Х

Подключение блока 8 ФАПЧ к выходу нормирующего блока 4 позволяет расширить полосы захвата и удержания частоты настройки фильтра 5 на частоты гармоник периодической составляющей при изменении режима. рабо" ты механизма, поскольку уровень сигнала на входе блока 8 ФАПЧ благодаря действию автоматической обратной связи не изменяется.

С выхода буферного усилителя фильтра 5 выделенная периодическая составляющая поступает на блок 6 измерения, где измеряегся ее относительный уровень.

Если последний близок к "1", то механизм исправен. Уменьшение относительного уровня свидетельствует о появлении дефектов в механизме и уменьшении его остаточного ресурса.

Результаты диагностики отображаются индикатором 7, Основным преимуществом предлагаемого изобретения является исключение погрешности измерения амплитуды составляющих спектра, связанной как с погрешностями установки вибропреобраэователя и коэФфициентов передачи, так и с погрешностями из-эа расстройки гребенчатого фильтра при неточной установке и флуктуациях оборотов. Это позволяет повысить точность измерений н достоверность результатов диагностики.