Устройство для измерения виброперемещений

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности от нестабильности параметров элементов устройства. Основание 2 электрического преобразователя 1 закреплено на вибрируницем объекте. ЭДС, наводимая в рабочей катушке 6, закрепленной 7 (Л О1 со Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) А1 р 4 С 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4281887/24-28 (22) 13,07 ° 87 (46) 23.01.89. Бюл. И - 3 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А.Л.Пархоменко, P.Â.Êîãóò, В.А.Мокрицкий и Ю.М.Романив (53) 531.7(088,8) (56) Электрические измерения./Под ред. Е.Г.Шрамкова. М.: Высшая школа, 1972, с ° 445-447.

3 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРОПЕРЕИЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности от нестабильности параметров элементов устройства. Основание 2 электрического преобразователя 1 закреплено на вибрирующем объекте. ЭДС, наводимая в рабочей катушке 6, закрепленной

14531 на основании 2, при ее перемещении относительно неподвижной инерционной ассы 5 (постоянного магнита) преобазуется в переменное напряжение, соержащее полезную информацию и поступающее непосредственно и через фаэовращатель 13 на входы соответственно первого и второго формирователей 9 и 14 импульсов, обладающих гистере;зисными характеристиками. Это позвояет для формирования импульсов на х выходах использовать только инфорацию о частоте установившегося режиа колебаний и исключить погрешности т нестабильности параметров элемен76 тов устройства, так как эта нестабильность оказывает влияние на амплитуду переменного напряжения, но не на частоту. Импульсы с выхода второго формироватеЛя импульсов 14 используются для формирования строб-импульсов регулируемой длительности, преобразуемых источником I8 света в световые, момент зажигания которых синхронизируется частотой исследуемого сигнала. В окуляре неподвижно установленного измерительного микроскопа

19 наблюдается изображение ликии контура основания 2 в любой фазе ее дви жения. 1 ил.

Изобретение относится к контрольнозмерительной технике и может быть использовано в приборостроении при оэдании аппаратуры для измерения араметров вибрации.

Цель изобретения — повышение точг1ости и информативности за счет исг лючения погрешности от нестабильности параметров элементов устройства. 10

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит электрический ( г1«еобразователь 1, состоящий из основания 2, рычага 3, шарнирно закрепленного на основании 2, пружины 4, Которой подпружинен рычаг 3, инерционной массы 5, выполненной в ниде г1остоянкого магнита с.кольцевым эазо«ом, рабочей катушки 6, закрепленной на основании 2 и расположенной в кольг(евом зазоре инерционной массы 5, и компенсационной катушки 7, закрепленной на среднем стержне инерционной массы 5, усилитель 8 напряжения к 25

° соответствующим входам которого подключены последовательно соединенные рабочая 6 и компенсационная 7 катушКи,. последовательно соединенные первый формирователь 9 импульсов (ФИ), входом подключенный к выходу усилитеЛя 8 напряжения, первый преобразователь 10 длительности импульсов (ПДИ), триггер 11 и измеритель 12 временных интервалов (ИВИ), последовательно . соединенные фазовращатель 13, входом подключенный к выходу усилителя 8 напряжения, второй ФИ 14, формирователь 15 строб-импульсов (ФСИ) и усилитель 16 мощности, второй ПДИ 17, входом подключенный к выходу нторого

ФИ 14, а выходом — к второму входу (R-входу) триггера 11, источник 18 света, подключенный к выходу усилителя 16 мощности, измерительный микроскоп 19 (условно изображен только окуляр) и неподвижное основание 20, на котором установлены источник 18 света и измерительный микроскоп 19, при этом источник 18 света размещен в поле окуляра измерительного микроскопа 19.

Устройство для измерения виброперемещений работает следующим образом.

При закреплении основания 2 электрического преобразователя 1 на вибрирующем объекте имеет место перемещение рычага 3 с закрепленной на,нем инерционной массой 5 относительно рабочей катушки 6. Если частота колебаний основания 2 значительно больше собственной частоты системы, определяемой жесткостью пружины 4 и величиной инерционной массы 5, то центр тяжести последней остается неподвижным, а рабочая катушка 6 совершает в радиальном зазоре инерционной массы 5 колебания с амплитудой, равной амплитуде измеряемых колебаний. ЭДС, наводимая в рабочей катушке б, npos порциональная скорости измеряемых з 14531 б при нулевых значениях входного и сдвивиброперемещений, подается на вход усилителя 8 напряжения. Для уменьшения чувствительности электрического преобразователя 1 к внешним переменным магнитным полям компенсационная катушка 7 выполнена с таким же количеством витков, как и у рабочей катушки 6, но намотана во встречном нап:равлении, однако эта мера позволяет достичь лишь частичной компенсации влияния внешних переменных магнитных полей иэ-за неравенства параметров ! рабочей б и компенсационной 7 катушек неадекватности их размещения и нестабильности температурных условий.

Полученное напряжение с выхода усилителя 8 напряжения непосредственно и через фазовращатель 13 подается на входы первого 9 и второго 14 ФИ.

Фаэовращатель 13 позволяет плавно изменять фазу входного напряжения от

0 до 180, а первый 9 и второй 14 ФИ формируют импульсы по входному напряжению и по напряжению, сдвинутому по фазе относительно входного. При этом формирование импульсов происходит, нутого напряжений, что позволяет не учитывать истинных значений амплитуд указанных напряжений и, следовательно, исключить из анализа погрешности

ЭДС, поступающей на вход усилителя 8 напряжения, а также погрешностей от самого усилителя 8 напряжения. Стабилизация нулевых значений напряжений, подаваемых на входы первого 9 и второго 14 ФИ, т.е. повышение помехоэащищенности схемы, достигается за счет гистереэисных характеристик последних.

Таким образом, из информации, содержащейся в напряжении, снимаемом с выхода усилителя 8 напряжени, используется лишь информация о частоте установившегося режима колебаний ос нования 2 относительно неподвижной инерционной массы 5. Сформированные импульсы с выходов первого 9 и второго 14 ФИ поступают на входы первого 10 и второго 17 ПДИ, в которых происходит формирование (укорачивание) запускающих импульсов, подаваемых на установочные входы триггера

11. При этом на вход S подается импульс с первого ПДИ 10, а на вход

R — с второго ПДИ 17. Таким образом, длительность импульса на прямом выходе Q триггера 11, измеряемая ИВИ

ЭО

12, соответствует временной задержке импульса, поступающего с выхода второго ПДИ 17 относительно импульса с выхода первого ПДИ 10, по которой определяется сдвиг по фазе между напряжениями на входе и выходе фазовращателя 13. Кроме того, с выхода второго ФИ 14 напряжение подается на

ФСИ 15 с регулируемой длительностью импульсов, величина которой устанавливается в соответствии с частотой колебаний, что необходимо для четкости изображения линии контура основания 2 электрического преобразователя

1 при измерении ее перемещений посредством измерительного микроскопа 19.

Сформированные строб-импульсы после усиления в усилителе 16 мощности поступают на малоинерционный источник

18 света, преобразующего электрические импульсы в световые, момент зажигания которых синхронизируется частотой исследуемого сигнала, а их фаза устанавливается фазовращателем 13 в пределах периода колебаний. Таким образом, в окуляре измерительного микроскопа 19 наблюдается на фоне имеющейся шкалы неподвижное изображение линии кс:. тура основания 2 электрического преобразователя 1 в любой фазе ее движения, изменяемой фазовращателем 13 в пределах периода установившихся колебаний.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проводить прямые измерения наибольших и промежуточных значений виброперемещений, а также их фазы в установившемся режиме колебаний измеряемого объекта, Величины фазы, численные значения которых определяются по измеренным посредством

ИВИ 12 интервалом времени, позволяют задавать требуемый закон движения колеблющегося объекта или осуществлять его контроль в любой момент времени периода колебаний, Влияние нестабильности параметров указанных элементов в устройстве исключено, поскольку измерению подвергаются вели . чины, точность измерения которых не зависит от указанных дестабилизирующих факторов, а определяется точнос тью выпускаемых промышленностью измерительных микроскопов (О, 1 мкм) и частотомеров, используемых в режиме измерителей временных интервалов.

Формула и э обретения

Устройство для измерения виброперемещений, содержащее электрический

Составител О.Смирнов

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор N.Äåì÷èê

Редактор Н.Бобкова

Заказ 7268/34 Тираж 683 Подписное

ВНРИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 14531 преобразователь, состоящий иэ основания, предназначенного для связи объектом, подпружиненного к основанию рычага, шарнирно закрепленного на основании, установленнои на

Ф рычаге инерционной массы, выполнен ной в виде постоянного магнита с кольцевым зазором, рабочей катушки, закрепленной на основании и располоенной в кольцевом зазоре инерционюй массы, и компенсационной катуши, закрепленной на инерционной массе и усилитель напряжения, рабочая компенсационная катушки первыми

ыходами соединены последовательно, их вторые выводы подключены к сответствующим входам усилителя напряжения„ о т л и ч а ю щ е е с я ем, что, с целью повышения точности но снабжено последовательно соединепными первым формирователем импуль76 6 сов, входом подключенным к выходу усилителя напряжения, первым преобразователем длительности импульсов, триггером и измерителем временных интервалов, последовательно соединен-. ными фазовращателем, входом подключенным к выходу усилителя напряжения, вторым формирователем импульсов, формирователем строб-импульсов, усилителем мощности и источником света, вторым преобразователем длительности импульсов, входом подключенным к выходу второго формирователя импульсов, а выходом — к второму входу триггера, и измерительным микроскопам, оптически связанным с источником света и установленным на неподвижном основании так, что линия контура основания электрического преобразователя раэмешена в поле его зрения.