Устройство для измерения вибросмещений элементов в аппарате магнитной записи

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повьшение точности и достоверности за счет контро ля совпадения реальной функции преобразования с экспоненциальной функцией . Измерение вибросмещений основано на обеспечении независимости чувствительности устройства к вибрации от величины установочного зазора h между вихретоковыми преобразователем 1 и контролируемьм предметом 32, что выполняется при условии совпадения реальной функции преобразования устройства с экспоненциальной функцией. Сущность изобретения состоит в том, что сигналы с дополнительных измерительных катушек 4 и 5 используются для формирования на выходе второго блока 23 вычитания дифференциального сигнала U, амплитуда которого содержит информацию о погрешности аппроксимирования реальной функции преобразования устройства экспоненциальной функцией. При условии Unop Uj Un.(, где UW и Unep - пороги срабатьшания двухпорогового компаратора 24, сигнал Us. проходит на выход двухпорогового компаратора 24, и индикатор 25 индицирует режим достоверных измерений . В случае выхода устройства из режима достоверных измеренийоператор восстанавливает этот режим путем изменения установочного зазора Ь, Уменьшением диапазона срабатывания двухпорогового компаратора (уменьшением величин порогов Unep и UjJ up) достигается повышение точности измерений . 1 ил. S (Л а 4 О to

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

yg 4 С 01 Н 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 788169 (21) 4281 36 7/24-28 (22) 13.07.87 (46) 23.03.89. Бюп. Ф 11 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С.П.Королева (72) А.Р ° Шишкин, В.Н.Буров, В.А.Медников и Ю,И.Макарычев (53) 534.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 788169, кл. G 11 В 27/36, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРОСМЕЩЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ В АППАРАТЕ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и достоверности за счет контро° ля совпадения реальной функции преобразования с экспоненциальной функцией. Измерение вибросмещений основано на обеспечении независимости чувствительности устройства к вибрации от величины установочного зазора Ь между вихретоковыми преобразователем 1 и контролируемым предметом 32, что выИзобретение относится к контрольно-измерительной: технике, может быть использовано для измерения вибропере- мещений электропроводящих предметов, в частности для измерения вибросмещений элементов в аппарате магнитной записи, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. В 788169.

„„SU„„1467402 A 2 полняется при условии совпадения реальной функции преобразования устройства с экспоненциальной функцией.

Сущность изобретения состоит в том, что сигналы с дополнительных измерительных катушек 4 и 5 используются для формирования на выходе второго блока 23 вычитания дифференциального сигнала U, амплитуда которого содержит информацию о погрешности аппроксимирования реальной функции преобразования устройства экспоненциальной функцией. При условии U«>с U с ц„

4 где U«p и U«p — пороги срабатывания двухпорогового компаратора 24, сигнал U проходит на выход двухпорогового компаратора 24, и индикатор 25 индицирует режим достоверных измерений. В случае выхода устройства из режима достоверных измерений- оператор восстанавливает этот режим путем изменения установочного зазора Ь

Уменьшением диапазона срабатывания двухпорогового компаратора (уменьшением величин порогов U„, и Н„+ ) достигается повышение точности измерений. 1 ил.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности за счет контроля совпадения реальной функции преобразования с экспоненциальной функцией.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит вихретоковый преобразователь 1 (ВТП), состоящий

1467402 из основной измерительной катушки 2, возбуждающей катушки 3, расположенной соосно основной измеритецьной катушке 2, две дополнительных измерительных катушки 4 н 5, расположенные по обе стороны от основной измерительной катушки 2 на одинаковом расстоя . нии от нее, последовательно соединенные генератор 6 и модулятор 7, выхо- 10 дом подключенным к возбуждающей катушке 3, последовательно соединенные первый регулируемый усилитель 8, первым входом подключенный к основной измерительной катушке 2, первый ли- 15 нейный усилитель 9, первый детектор

10, первый. фильтр 11 нижних частот (ФНЧ), усилитьль 12 переменного напряжения и регистратор 13, последовательно соединенные источник 14 опор- 20 ! ного напряжения, блок 15 сравнения и интегратор 16, выходом подключенный к управляющему входу модулятора 2, при этом второй вход блока 15 сравнения подключен к выходу первого ФНЧ, последовательно соединенные второй регулируемый усилитель 17, первым входом подключенный К дополнительной катушке 4, второй линейный усилитель

18, второй детектор 19, второй ФНЧ 3О

20, первый блок 21 вычитания, первый блок 22 деления, второй блок 23 вычитания, двухпороговый компаратор 24 и индикатор 25, последовательно соединенные третий регулируемый усилитель

26, первым входом подключенный к до- полнительной катушке 5, третий линейный усилитель 27, третий детектор 28, третий блок 30 вычитания и второй блок 31 деления, выходом подключен- ф) ный к второму входу второго блока 23 вычитания, при этом вторые (управляющие) входы первого, второго и третьего регулируемых усилителей 8, 17 и

26 подключены к выходу интегратора .16, вторые входы первого блока 21 вычитания, первого блока 22 деления и третьего блока 30 вычитания подключе; ны к выходу источника 14 опорного напряжения, а второй вход второго блока 31 деления подключен к выходу третьего ФНЧ 29.

Измерение виброперемещений в уст-, ройстве основано на том, что,если

1функция преобразования устройства

f(h), где h — расстояние между контролируемьпч предметом 32 и ВТП 1, удовлетворяет соотношению

8S (h)

= с.Z(h)

ah где а - постоянный коэффициент;

К, — коэффициент, величина которого пропорциональна амплитуде возбуждающего вихрето.о ковый преобразователь тока, а величина при наличии вибрации определяется соотношением (3) h — Ь +Ь„, где h - вибросмещение, получим, что напряжение Оукч на выходе первого ФНЧ 11 определяется соотношением

a%

U «= К,К е, (4) где К - коэффициент преобразования последовательно соединенных первого регулируемого усилителя 8, первого линейного усилителя 9, первого детектора 10 и первого ФНЧ 11. Если, согласно сказанному, меняя величины К„ и К, обеспечить равенство Офкч ор

U „, то будет справедливым соотношение.0оо

-а% е

Тогда чувствительность к вибрации определяется с и (5) соотношением

Щмч о (5) устройства учетом (4) (6) где с — коэффициент пропорциональности, то путем изменения величины коэффициента передачи первого регулируемого усилителя 8 и изменения амплитуды тока питания ВТП 1 можно поддерживать среднее значение напряжения Бфи на выходе первого ФНЧ 11 постоянным и равным величине опорного напряжения U на выходе источника

14 опорного напряжения, а следовательно, поддерживать стабильной и величину дифференциальной чувствительак(ъ) ности к вибрации . Учитывая, что соотношение (1) справедливо только для экспоненциальных функций, зависимость величины выходного напряжения б „ вихретокового преобразователя от величины h может быть для определенного диапазона значений установочного зазора Ь, аппроксимирована экспоненциальной функцией

1467402

f(h.) и f(h -л). Сигналы йf (ho) М (ho-д) (и (7 пОст5 пйют сООт и не зависит от величйны Ьо устано-вочного зазора.

Устройство работает следующим о6разом.

ВТП запитывают током частотой ы и устанавливают в непосредственной близости от контролируемого предмета

32, спектр частот вибрации которого лежит в диапазоне F; — F2. Если ве- 10 личина установочного зазора ho лежит

B диапазоне h,„„„- Ь, «,где h<„„„, ho „„„— соответственно минимальное и максимальное значения hо, при котором верно соотношение (2), то чувст- 15 вительность устройства к вибрации постоянна и определяется соотношением (6). Обозначим л расстояние между плоскостями основной измерительной катушки 2 и дополнительной катушки 4 20 или 5, тогда расстояние между катушкой 5 и контролируемым предметом 32 равно h о-й., а между катушкой 4 и контролируемым предметом 32 — Ь + л .

Коэффициенты передач линейных усили- 25 телей 9, 18 и 27 равны между собой, одинаковы также коэффициенты передач детекторов 10, 19 и 28 и ФНЧ 11, 20 и 29. Частота среза первого ФНЧ 1 1

F фнч должна удовлетворять условию 30

Е2 Е фич1 ш, а частота среза второго и третьего ФНЧ 20 и 29 — F ф„„ (F 1 и Ефнч „lF,, при этом напряжение на выходе первого ФНЧ 11 U ф„,„,= f(ho+hg) на выходе втоРого ФНЧ 20 — Бф„ч2 35

f (h + b), а на выходе третьего ФНЧ

29 — U ф „ = f (h - л) . Величины коэф, фициентов передачи модулятора 7 и регулируемых усилителей 8, 17 и 26 изменяются до тех пор, пока среднее, 40 значение напряжения на выходе первого ФНЧ 11 не будет равно опорному напряжению, т.е. f(h = U „„, поэтому на выходе первого блока 21 вычитания в установившемся режиме будет сформи- 45 рован сигнал U,=f(h,+4)-f(h ), а на выходе третьего блока 30 вычитания— сигнал U;f(h,)-f(h -4). Согласно известным соотношениям величина Е Е(Ь о+ ) - f (h о) о дляЬ=Ьи

gh a о поэтому U,,- bf (1 о и U2 д М (ho LI ) ° 55

Сигналы U„ U далее поступают на первые входы первого и второго блоков 22 и 31 деления, на вторые входы которых поступают соответственно сигBf f(ho) f(ho D)

3h b — дляЬ=Ь-Я о ветственно на первый и второй вход второго блока 23 вычитания, а с его д.f (1.) выхода сигнал U = — — — —з

И (h,-Д) — -у7 — — - поступает на вход двухпо о- рогового компаратора 24.

Если Uoop с Цз с U ÄÄ ° где Ц.р э

U „, — пороги срабатывания двухйорогового компаратора 24, то с выхода двухпорогового компаратора на вход индикатора 25 пройдет сигнал и индикатор 25 будет индицировать режим достоверных измерений, при котором реальная. функция преобразования f(h) соответствует соотношению (4), так как только для экспоненциальной функf (h) ции верно равенство = const

Е(Ь) для всех значений h . Действительно, если реальная функция преобразования описывается выражением (4), то Б, =

Л f (h) = dK,К2а е Н2=

2

ЛГ (Ь-а) =-ЛК,К ° ае

При этом сигналы с выхода первого

U1 блока 22 деления -- — — = — d а и с

f 7h,) выхода второго блока 31 деления

U2

7(1i.-b)

= — d. а равны между собой

9 следовательно, на,входе двухпорогового компаратора 24 будет сигнал, равный нулю, и индикатор 25 индицирует режим достоверных измерений. В том случае, когда индикация этого режима прекратится, оператор изменяет установочный зазор h до тех пор, пока вновь не восстановится режим достоверных измерений.

Таким образом, устройство позволяет путем задания соответствующих значений величинам порогов U „, и

U, достигнуть необходимой точности совпадения реальной функции преобразования с функцией, описываемой соотношением (4), и, тем самым, повысить точность измерений до значения, определяемого минимально достижимой

Ф разностью (U «< —.U„ ), а также индицировать в течение всего процесса измерений режим достоверных измерений и при необходимости восстанавливать его. Особенно целесообразно применение устройства в случае, ког"

1467402 да невозможно определить величину установочного зазора, например, при установке датчика вибрации в отвер- стие в непрозрачном кожухе, за которым расположен контролируемый предмет.

Составитель О.Смирнов

Техред М.Дидык

Корректор С. Ыекмар

Редактор Л.Гратилло

Заказ 1184/37 Тираж 512 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Формула и э о б р е т е н и я

Устройство для измерения вибросме.щений элементов в аппарате магнитной записи по авт. св. У 788169, о т л ич а ю щ е е с .я тем, что, с целью

1 повышения точности и достоверности, 15 оно снабжено последовательно соединенными вторым регулируемым усилителем, вторым линейным усилителем, вторым детектором, вторым фильтром нижних частот, первым блоком вычитания, 20 первым блоком деления, вторым блоком вычитания, двухпороговым компаратором и индикатором и последовательно соединенными третьим регулируемым усилителем, третьим линейным усилите.— лем, третьим детектором, третьим фильтром нижних частот, третьим блоком вычитания и вторым блоком деле . ния, второй вход которого соединен с выходом третьего фильтра нижних частот, выход — с вторым входом второго блока вычитания, а также двумя дополнительными измерительными катушками, расположенными по обе стороны от основной.измерительной катушки вихретокового преобразователя на одинаковом расстоянии от нее, независимо подкл ченными к входам второго и третьего регулируемых усилителей, управляющие входы которых соединены с выходом интегратора,.а вторые входы первого блока вычитания, первого блока деле ния и третьего блока вычитания соединены с выходом источника опорного напряжения.