Низкочастотная часть бесконтактной тензометрической системы

 

Изобретение может быть использовано в измерительной технике, в частности для измерения механических напряжений в турбинных лопатках с помощью тензометров сопротивления. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения и передачи тензометрического сигнала. Низкочастотная часть бесконтактной тензометрической системы содержит вторичную обмотку 1 вращающегося трансформатора, блок 2 выпрямителя и стабилизатора напряжения , стабилизатор 3 тока, тензодатчик 4, мультивибратор 5, усилитель 6 низкой частоты, интегратор 7, компаратор 8, ждущий мультивибратор 9, усилитель 10 постоянного тока, ключ 11. Устройство позволяет резко повысить точность измерений и передачи телеметрического сигнала в условиях воздействия различных дестабилизирующих факторов. Это достигается путем полного исключения погрешностей, связанных с неодинаковыми условиями передачи сигналов датчика и напряжения калибровки, получения близких частот сигналов датчика и калибровки и значительного сужения диапазона частот, занимаемого первичным спектром сигнала и напряжения калибровки. 1 ип. (Л Од оо vi Р О) бдОГО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИЫ (51) 4 GOI D 5 12

КесОту у

13 " ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЛНБТ 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTVM (21) 4063339/24-21 (22) 06 ° 01,86 (46) 15.09,87. Бюл, М 34 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им, проф,М.А.БончБруевича (72) Е,Г.Будай, Е.В,Козин и В,А,Лисовский (53) 621.317.39 (088.8) (56) Самбурский А.И., Новик В.К, Бесконтактные измерения параметров вращающихся объектов, М.: Машиностроение, 1976, с. 43-64.

MESURES regulation automatisme, 1971, Ф 1-2, с. 72-78, (54) НИЗКОЧАСТОТНАЯ ЧАСТЬ БЕСКОНТАКТНОЙ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЬ! (57) Изобретение может быть использовано в измерительной технике, в частности для измерения механических напряжений в турбинных лопатках с помошью тензометров сопротивления.

Изобретение обеспечивает повышение

„.80„„1 37664 А1 точности измерения и передачи тенэометрического сигнала, Низкочастотная часть бесконтактной тензометрической системы содержит вторичную обмотку 1 вращающе го ся трансформатора, блок

2 выпрямителя и стабилизатора напряжения, стабилизатор 3 тока, тензодатчик 4, мультивибратор 5, усилитель

6 низкой частоты, интегратор 7, компаратор 8, ждуший мультивибратор 9, усилитель 10 постоянного тока, ключ

II. Устройство позволяет резко повысить точность измерений и передачи телеметрического сигнала в условиях воздействия различных дестабилизирующих факторов. Это достигается путем а полного исключения погрешностей, свяе занных с неодинаковыми условиями передачи сигналов датчика и напряжения калибровки, получения близких частот С сигналов датчика и калибровки и значительного сужения диапазона частот, занимаемого первичным спектром сигнала и напряжения калибровки. 1 ип.

1337664

Низкочастотная часть бесконтактной тензометрической сисlе гы предиаэHàчена для использования в измерительной технике, в частности для измереl ния механических напряжений в турбин— ных лопатках с помощью тензометров сопротивления ° Низкочастотная часть бесконтактной тенэометри че ской си стемы входит в состав передающей части бесконтактной многоканальной тенэометрической системы, размещаемой внутри ротора турбины, Целью изобретения является повышение точности измерения и передачи тензометрического сигнала эа счет использования напряжения калибровки с частотой, близкой к часготе сигнала и сужения, таким образом, спектра передаваемых частот °

На чертеже приведена структурная схема низкочастотной части бесконтактной тензометрической системы.

55

Устройство содержит вторичную об- 25 мотку 1 вращающегося трансформатора, блок 2 выпрямителя и стабилизатора напряжения, стабилизатор 3 тока, тензодатчик 4, мультивибратор 5, усилитель 6 низкой частоты, интегратор 7, эп компаратор 8, ждущий мультивибратор

9, усилитель 10 постоянного тока, ключ 11, причем выход вторичной об— мотки 1 вращающегося трансформатора соединен с входом блока 2 выпрямите35 ля и стабилизатора напряжения, выход которого соединен с входом стабилизатораа 3 тока, входом интегратора 7 и шинами питания усилителя 6 низкой частоты, компаратора 8, ждущего муль- 40 тивибратора 9 и усилителя 10 постоянного тока, выход интегратора 7 соединен с входом компаратора 8, а выход компаратора 8 — с входом ждущего мультивибратора 9, выход стабилизатора 3 тока соединен с тенэодатчиком

4 и входом усилителя 10 постоянного тока, выход ко1 рого соединен с входом ключа 11 и шиной питания мультивибратора 5, управляющий вход мультивибратора 5 соединен с одним из выходов ждущего мультивибратор i 9, другой его вход соединен с управляющим входом ключа 11, выход мультивибратора 5 присоединен к первому, а выход ключа — к второму входам усилителя 6 низкой частоты, выход которого соединен с выходом устройс тва.

Низкочастотная часть бесконтактной тензометрической системы работает следующим образом.

Напряжение питания с частотой

12 — 15 кГц с вторичной обмотки 1 вращаюшегося трансформатора поступает

Hd вход блока 2 выпрямителя и стабилиэ атора напряжения, с выхода которого стабилизированное напряжение поступает на вход стабилизатора 3 тока, вход интегратора 7, шины питания компаратора 8, ждущего мультивибратора 9 и усилителя 10 постоян— ного тока. При включении питания низкочастотной части тенэометрической системы напряжение на выходе блока

2 выпрямителя и стабилизатора напряжения появляется практически мгновенно, а на выходе интегратора 7 с запаздыванием, поэтому, когда напряжение на выходе интегратора 7 возрастет до порога срабатывания компаратора 8, режимы всех узлов низкочастотной части бесконтактной тензометрической системы можно считать установившимися. При опрокидывании компаратора 8 перепад напряжения на его выходе запускает ждущий мультивибратор 9, на вьгходе которого формируется импульс длительностью около

4-5 с, после окончания импульса ждуlllHH мультивибратор 9 возвращается в исходное состояние, Стабилизатор 3 тока обеспечивает ток в тенэодатчике

4 величиной 25-30 мА, при этом на стандартном тензометре сопротивления значением 100 Ом образуется падение напряжения 2,5-3 В, Это напряжение усиливается усилителем 10 постоянного тока до 7-8 В, одновременно он усиливает переменное напряжение, образующееся на тензодатчике в результате деформаций исследуемой детали, Это напряжение при нагрузках в диапазоне 50-1000 кг/см составляет

0,02-1 мВ.

Таким образом, сигнал на выходе усилителя !О постоянного тока представляет собой сумму усиленных переменного и постоянного напряжения, характеризующего стабильность тока в тензодатчике 4, Постоянное напряжение с выхода усилителя 10 постоянного тока приложено к шине питания мультивибратора 5, при этом изменения тока в тензодатчике 4 приводят к изменению амплитуды колебаний мультивибратора 5, однако влиянием пере—

1 337664 менной составляющей напряжения на выходе усилителя 10 постоянного тока можно пренебречь, так как она меньше постоянного напряжения примерно на четыре порядка. Ошибка, вносимая усилителем 10 постоянного тока за счет дрейфа напряжения смещения, при использовании прецизионных операционных усилителей не превышает 2-4 мВ.

В случае наличия импульса на выходе ждущего мультинибратора 9 мультинибратор 5 запускается и напряжение с

его выхода поступает на один из входов усилителя 6 низкой частоты. Ключ

11 при этом эакрьгг напряжением с второго выхода ждущего мультивибратора 9. После окончания импульса напряжением с первого выхода ждущего мультивибратора 9 мультинибратор 5 выключается, а напряжением со второго выхода — открывается ключ !1. При этом на вход усилителя 6 низкой частоты поступает переменное напряжение с выхода усилителя 10 постоянного тока. Таким образом, на выходе низкочастотной части бесконтактной тензометрической системы перные 4-5 с после включения дейстнует усиленный сигналл мул ьтивиб рато ра 5, отр ажающий возможные изменения тока стабилизатора и коэффициента усиления усилителя

10 постоянного тока, а далее уже постоянно, присутствует сигнал с тензодатчика 4, характеризующий деформации исследуемой лопатки турбомашины. Частота мультинибратора 5 выбрана порядка 400-500 Гц, т,е. она находится внутри диапазона исследуемых деформаций.

Для того, чтобы произвести калибpoBKv канала передачи тензометрической информации, оператору достаточно выключить, а затем включить генератор питания вращающегося трансформатора, и на регистрирующем устройстве в течение 4-5 с присутствует сигнал калибровки.

Поскольку частоты сигнала и напряжения калибровки имеют близкие значения и проходят при передаче и приеме через одни и те же узлы, обеспечивается более точная передача тензометрического сигнала, что выгодно отличает данную низкочастотную часть бесконтактной тензометрической системы от известной.

Данное устройство при незначительном усложнении позволяет резко IIQ

15

55 нысить точность измерений и передачи тензомечрического сигнала н условиях воздействия различньlx,д есTëáè Ií 3ирую ших факторов. Это достигается за счет полного исключения погрешностей> связанных с неодинаковыми условиями передачи сигналов датчика и напряжения калибровки, обеспечения близких частот сигналон датчика и калибронки, значительного сужения диапазона частот, занимаемого первичным спектром сигнала и напряжения калибровки, Фор мул аизобретени я

Низкочастотная часть бесконтактной тенэометрической системы, содержащая вторичную обмотку вращающегося трансформатора, блок выпрямителя и стабилизатора напряжения, стабилизатор тока, тензодатчик, мультивибратор и усилитель низкой частоты, причем выход вторичной обмотки вращающегося трансформатора соединен с нходом блока выпрямителя и стабилизатора напряжения, выход которого соединен с входом стабилизатора тока и с шиной питания усилиттеля низкой частоты, первый вход которого соединен с выходом мультивибратора, а выход стабилизатора тока соединен с входом тензодатчика, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения точности измерения и передачи тенэометриче ского сигнала, внедены интегратор, компаратор, ждущий мультивибратор, усилитель постоянного тока и ключ, при этом шины питания компаратора, ждущего мультивибратора, усилителя постоянного тока и вход интегратора присоединены к выходу блока выпрямителя и стабилизатора напряжения, выход интегратора соединен с входом компаратора, а выход компаратора — с входом ждущего мультивибратора, выход стабилизатора тока соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с шиной питания мультивибратора и входом ключа, управляющий вход мультивибратора соединен с первым выходом ждущего мультивибратора, второй выход которого соединен с управляющим входом ключа, а выход ключа — с вторым входом усилителя низкой частоты, выход которого соединен с выходом низкочастотной части бесконтактной тенэометрич еской си стемы.