Устройство для измерения параметров вибраций

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для измерения параметров вибраций - виброперегрузок , частоты вибрации и амплитуды. Целью изобретения является расширение частотного диапазона измерений. Под действием вибраций объекта через жестко закрепленный на объекте корпус 1, пружину 3, инерционную массу 2, связанную с ней струну 6 на вход -усилителя 7 поступают собственные колебания струны 6, модулированные частотой вибрации. Информационный сигнал проходит через частотный дискриминатор 8, на первый вычислительный блок 9, где вычисляются конкретные значения параметров вибраций, которые через коммутатор 10 поступают на регистратор 1I. При параметрическом резонансе в режиме захвата собственной частоты струны 6 частотой вибрации сигнал на выходе дискримш атора 8 становится равным нулю , а выходной сигнал усилителя 7 резко возрастает и, поступая через вьитрямитель 14 на компаратор 16, сравнивается с опорным напряжением источника 35. Выходной сигнал компаратора 16 запускает второй вычислительный блок 17, на вход которого с усилителя 7 через аналого-цифровые преобразователи 13 частота-код и 12 напряжение-код поступает информация об амплитуде и частоте колебаний струны 6, и подключет выход блока 17 через коммутатор 10 к регистратору II. В блоке i 7 происходит вычисление параметров частоты вибрации, амплитуды , и виброперегрузка, значения которых поступают на регистратор 11, 1 ил. i СЛ С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,, 14220

И) 4 G 01 Н I/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4186632/24-28 (22) 28.01,87 (46) 07.09.88. Бюл. II 33 (71) Московский институт электронного мапиностроения (72) Л.Ф. Петров и Е.А. Карцев (53) 534.08 (088.8) (56) Электрические измерения неэлектрических величин. /Под ред.

П.В. Новицкого. — Л.: Энергия, 1975, с. 238, 317.

Новицкий П,В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. — Л.:

Энергия, 1970, с. 159, рис. 5-"О. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для измерения параметров вибраций — виброперегрузок, частоты вибрации и амплитуды.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона измерений.

Под действием вибраций объекта через жестко закрепленный на объекте корпус 1, пружину 3, инерционную массу

2, связанную с ней струну 6 на вход .усилителя 7 поступают собственные колебания струны 6, модулированные частотой вибрации. Информационный сигнал проходит через частотный дискриминатор 8, на первый вычислительный блок 9, где вычисляются конкретные значения параметров вибраций, которые через коммутатор 10 поступают на регистратор 11. При параметрическом резонансе в режиме захвата собственной частоты струны 6 частотой вибрации сигнал на выходе дискриминатора 8 становится равным нулю, а выходной сигнал усилителя 7 резко возрастает и, поступая через выпрямитель 14 на компаратор 16, сравнивается с опорным напряжением источника 15. Выходной сигнал компаратора 3 6 запускает второй вычислительный блок 17, на вход которого с усилителя 7 через аналого-цифровые преобразователи 13 частота-код и 12 напряжение-Код поступает информация об амплитуде и частоте колебаний струны 6, и подключет выход блока 17 через коммутатор 10 к регистратору

1!. В блоке 17 происходит вычисление параметров частоты вибрации, амплитуды, и виброперегрузка, значения которых поступают на регистратор 11, 1 ил.

1422018

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для измерения параметров вибраций — виброперегрузок, частоты вибраций и амплитуды.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона измерений за счет получения информации î 1р параметрах вибраций в результате обработки сигнала датчика, находящегося в режиме параметрического захвата собственной частоты частотой вибрации объекта. 15

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения параметров вибраций содержит жесткий корпус l, внутри которого расположена 20 инерционная масса 2 с центрирующей пружиной 3, струнный автогенератор

4, состоящий из магнитной системы 5, струны 6, помещенной в воздушный зазор магнитной системы 5, один конец струны 6 закреплен на корпусе 1, а другой — на инерционной массе 2, усилитель 7, вход которого подсоединен к концам струны 6, а первый выход соединен с помощью цепи поло- Зр жительной обратной связи с концом струны 6, закрепленным на корпусе

1, последовательно соединенные частотный дискриминатор 8, вход которого подключен к второму выходу уси- 35 лителя 7, первый вычислительный блок 9, коммутатор 10, регистратор

11., аналого-цифровой преобразователь

12 напряжение-код, аналого-цифровой преобразователь 13 частота-код, вы- 40 прямитель 14, вход который соединен с вторым выходом усилителя 7, источник 15 опорного напряжения, компаратор 16, входы которого соответственно соединены с выходом выпрями- 45 теля 14 и источником 15 опорного напряжения, второй вычислительный блок

17, первый, второй и третий входы которого соответственно соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя 13 частота-код, аналогоцифрового преобразователя напряжение-код и компаратора 16, выход второго вычислительного блока 17 соединен с вторым входом коммутатора 10, а выход компаратора соединен с управляющим входом коммутатора.

Устройство работает следующим образом.

При наличии на объекте и на корпусе 1 вибрации на инерционную массу

2 через пружину 3 действует сила F

Под действием инерционной силы

F„ изменяется сила продольного натяжения струны 6, что приводит к модуляции частоты незатухающих колебаний автогенератора 4. Частотно-модулированный выходной сигнал с второго выхода усилителя 7 подается на частотный дискриминатор 8, с выхода которого сигнал подается на вход первого вычислительного блока 9. Последний на своем выходе по заданной программе последовательно выдает информацию о частоте вибраций Я амплитуде виброперемещений А и величине виброперегрузки Аы . Эта информация через коммутатор 10 подается на регистратор 11. Выходной сиг- . нал с первого выхода усилителя 7 подается на струну 6 для реализации ее непрерывных автоколебаний.

Сигнал с второго выхода усилителя 7 одновременно подается на вход аналого-цифрового преобразователя 12 напряжение-код и аналого-цифрового преобразователя 13 частота-код, а также на вход выпрямителя 14, с выхода которого выпрямленное напряжение U пропорциональное амплитуде колебаний струны, подается на первый вход компаратора 16. На второй вход компаратора 16 подается спорное напряжение U „ от источника 15 стабилизированного напряжения.

При отсутствии явлений параметрического захвата частоты струнного автогенератора са частотой измеряемьтх вибраций соблюдается неравенство U U и на выходе компаратора 16 сигнал отсутствует, при этом не работает второй вычислительный блок 17, на информационные входы которого подаются кодовые сигналы с выходов аналого-цифровых преобразователей 12 напряжение-код и 13 и частота-код, При отсутствии сигнала с компаратора 16 коммутатор 10 пропускает на регистратор 11 информацию с первого вычислительного блока 9.

При изменении частоты измеряемых вибраций аь в зонах частотного диапазона, где собственная частота колебаний струны 47 и частота вибраций аь либо совпадает, либо относятся друг к другу как простые целые

2G18

20

ЭО

55

3 142 числа, происходит явление параметри-, ческого захвата частоты автогенератора частотой механических вибраций

Иь. Если захват произошел, и, в дальнейшем, частота (оь изменяется, то и частота автогенератора 4 отслеживает частоту ы ь, Только при значи— тельном отличии, / с от отношения простых целых чисел автогенератор снова выходит на частоту собственных поперечных колебаний струны

Q,. При наступлении параметрического захвата модуляция частоты струнного автогенератора сй, частотой со ь отсутствует и выходной сигнал частотного дискриминатора 8 становится равным нулю, т,е. информация о параметрах вибраций на выходе первого вычислительного блока 9 отсутствует.

Далее происходит явление параметрического резонанса, при этом резко возрастает механическая амплитуда Х поперечных колебаний струны, 6. В связи с этим сигнал на втором выходе усилителя 7 также резко возрастает, что приводит к увеличению напряжений

U на выходе выпрямителя 14 ° При этом

Б становится больше опорного напряжения Ua„ è на выходе компаратора 16 появляется электрический сигнал, запускающий второй вычислительный блок 17, на входы которого в виде кода поступает информация о частоте И и амплитуде колебаний Х струны 6 с аналого-цифровых преобразователей 13 и 12 соответственно. Одновременно сигнал с выхода компаратора 16 подается на управляющий вход коммутатора 10, который подключает выход вычислительного блока 17 к входу регистратора 11, Колебания струны автогенератора и механические колебания связаны известным дифференциальным уравнением, решение которого устанавливает соответствие между амплитудой колебания струны Х и параметрами продольных вибраций — А и и . Таблица соответствий занесена в память второго вычислительного блока 17. Используя входную информацию о величине амплитуды поперечных колебаний Х струны

6 и частоте вибраций и, блок 17 по заданной программе выдает на выходе информацию об амплитуде механических вибраций Саь, частоте И и виброперегрузке Аы, присутствующих на объекте измерения.

При выходе струнного автогенератора иэ состояния параметрического захвата амплитуда колебаний струны резко уменьшается, т.е. U Ä становится больше U и сигнал на выходе компаратора 16 становится равным нулю, второй вычислительный блок 17 отключается, коммутатор 10 подключает к регистратору 11 вход первого вычислительного блока 9 и устройство начинает работать с использованием сигналов частотного дискриминатора 8.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает непрерывную информацию об амплитуде A и частоте вибраций G3 объекта в диапазоне частот ы от О до сд р „,„„где

Ю » „„— максимальный частотный диапазон измерительного устройства, обусловленный его конструктивными параметрами, Формула изобретения

Устройство для измерения параметров вибраций, содержащее жесткий корпус, внутри которого расположена инерционная масса с центрирующей пружиной, струнный автогенератор, состоящий из магнитной системы, струны, помещенной в воздушный зазор магнитной системы, один конец струны закреплен на корпусе, а другой на инерционной массе, усилителя, вход которого подсбединен к концам струны, а. первый выход соединен с помощью цепи положительной обратной связи с концом ст.руны, закрепленным на корпусе, регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерений, оно снабжено последовательно соединенными частотным дискриминатором, вход которого подключен к второму выходу усилителя, первым вычислительным блоком, коммутатором, выход которого подсоединен к регистратору, аналого-цифровым преобразователем напряжение-код, аналого-цифровым преобразователем частота-код, выпрямителем, входы которых соединены с вторым выходом уси" лителя, источником опорного напря-. жения, компаратором, входы которого соответственно соединены с выходом выпрямителя и источником опорного напряжения, вторым вычислительным

Составитель В. Мамонтов

Техред Л.Олийнык

Редактор A. .111андор

Корректор С. Черни

Заказ 4419/38

Тираж 524

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 14220)8 6 блоком, первый, второй и третий вхо- код и компаратора, выход второг ды которого соединены соответственно вычислительного блока соединен с втос выходами аналого-цифрового преоб- рым входом коммутатора, а выход комразователя частота-код, аналого-циф- паратора соединен с управляющим вхорояого преобразователя напряжение5 дом коммутатора.