Устройство для бесконтактного измерения частоты вращения роторных машин

 

Использование: измерительная техника , измерение частоты бесконтактным способом . Сущность изобретения: устройство содержит микрофон 1, усилитель 2, фильтр верхних частот, смеситель 4, фильтр 5 нижних частот, амплитудный детектор 6, амплитудный дискриминатор 7, интегратор 8, перестраиваемый генератор 9, частотомер 10. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (31)5 G 01 P 3/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !

1 (21) 4813783/10 (22) 16.04.90 (46) 30.09,92, Бюл. ¹ 36 (71) Горьковский институт инженеров водного транспорта (72) E.Â.Ãîðþíoâ и М.О.Гвоздев (56) 1. Васильев Б.В, и др, Диагностирование технического состояния судовых дизелей. М.: Транспорт, 1982, с, 65 — 66, 2. Клюкин И.И. и Колесникова А.Е. Акустические измерения в судостроении. Л,;

Судостроение, 1966, с. 168.. Ж 1765769 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРНЫХ МАШИН (57) Использование: измерительная техника. измерение частоты бесконтактным способом, Сущность изобретения: устройство содержит микрофон 1, усилитель 2, фильтр верхних частот, смеситель 4, фильтр 5 нижних частот, амплитудный детектор 6, амплитудный дискриминатор 7, интегратор 8, перестраиваемый генератор 9, частотомер

10. 2 ил.

1765769

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения бесконтактным путем частоты вращения роторных машин, например турбокомпрессоров дизелей.

Известно устройство для бесконтактного измерения частоты вращения турбокомпрессора, содержащее магнитный замыкатель, индуктивный датчик, усилитель, формирователь, импульсный счетчик (1).

Недостатком устройства являются большая трудоемкость при установке магнитного замыкателя и индуктивного датчика на объекте, а также узкие функциональные возможности использования, так как большинство конструкций турбокомпрессоров не обеспечивает требуемой контролепригодн ости.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для бесконтактного измерения частоты вращения роторных машин, содержащее последовательно соединенные микрофон, усилитель, смеситель, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом амплитудного детектора, перестраиваемый генератор, выход которого соединен с вторым входом смесителя, регистратор (2).

С помощью этого устройства регистрируют спектрограмму шума машины и определяют роторную частоту, Недостатком устройства является низкая точность при большой девиации контролируемой частоты вращения.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что в устройство для бесконтактного измерения частоты вращения роторных машин, содержащее последовательно соединенные микрофон и усилитель, двухвходовой смеситель, выход которого подсоединен через фильтр нижних частот к входу амплитудного детектора, частотомер, перестраиваемый генератор, выход которого подключен к первому входу смесителя и частотомеру, дополнительно введены фильтр верхних частот и последовательно соединенные амплитудный дискриминатор и интегратор, при этом выход усилителя через фильтр верхних частот подсоединен к второму входу смесителя, а выход амплитудного детектора подсоединен к входу амплитудного дискриминатора, причем вход перестраиваемого генератора подключен к выходу интегратора.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 даны временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит микрофон 1, усилитель 2, фильтр 3 верхних частот, смеситель 4, фильтр 5 нижних частот, амплитудный детектор 6, амплитудный дискриминатор 7, интегратор 8, перестраиваемый генератор 9, частотомер 10, Выход микрофона 1 соединен последовательно через усилитель 2, фильтр 3 верхних частот с первым входом смесителя 4, выход которого соединен последовательно через фильтр 5 нижних частот, амплитудный детектор 6 с входом амплитудного дискриминатора 7, Выход амплитудного дискриминатора 7 соединен с входом интегратора 8, выполняющего функцию элемента, управляющего перестраиваемым генератором, Выход интегратора 8 соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора 9, выход которого соединен с вторым входом смесителя 4 и входом частотомера 10.

Устройство работает следующим образом, При измерениях частоты вращения, например по лопаточной частоте турбокомпрессора, микрофон 1 устанавливают вблизи воздухозаборной части. Аэродинамический шум, сопровождающий работу турбокомпрессора, преобразуется с помощью микрофона 1 в электрический сигнал, который усиливается усилителем 2 и поступает на вход фильтра 3 верхних частот.

С выхода фильтра верхних частот сигнал, содержащий шумовую составляющую и периодическую составляющую, частота которой пропорциональна измеряемой скорости вращения, поступает на один из входов смесителя 4 (фиг. 2а). При запуске с момента t = to напряжение, меняющееся по линейному закону от времени, с выхода интегратора 8 поступает на управляющий вход перестраиваемого генератора 9 (фиг. 2б).

Закон изменения частоты перестраиваемого генератора 9 аналогичен закону изменения напряжения на его управляющем входе (фиг. 2в), С выхода перестраиваемого генератора 9 сигнал с частотой, линейно изменяющейся во времени, поступает на другой вход смесителя 4. Вследствие инерционности фильтра 5 нижних частот и амплитудного детектора 6 сигнал на его выходе имеет временную задержку Лt относительно сигнала на выходе смесителя 4, Через время задержки после совпадения частоты генератора fr с лопаточной частотой fn турбокомпрессора на выходе фильтра 5 нижних частот имеем сигнал с нулевой разностной частотой, а через время Лт на выходе амплитудного детектора 6 получим максимальный отклик сигнала, затем амплитуда сигнала будет уменьшаться (фиг, 2г). За вре1765769 ф (——

Составитель M. Тихонов

Техред М.Моргентал

Корректор Н, Гунько

Редактор Т, Лошкарева

Заказ 3383 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

1 мя Ь t частота fr< генератора 9 превысит лопаточкую на величину Л f. После получения максимального отклика сигкала ка входе амплитудного детектора срабатывает амплитудный дискриминатор 7 и сигнал вы-сокого уровня с его выхода поступает на вход интегратора 8 (фиг, 2д), По этому сигналу напряжение на выходе управляющего элемента начинает линейно уменьшаться во времени, вследствие чего уменьшается частота перестраиваемого генератора 9. Амплитуда сигнала на выходе амплитудного детектора 6 качинает возрастать, при этом лопаточная частота

f> вследствие инерционности схемы превысит частоту генератора fry на величину Ь1, После прохождения минимальной амплитуды сигнала ка выходе детектора 6 вновь срабатывает амплитудный дискриминатор 7 и по его сигналу низкого уровня формируется линейно возрастающее во времени напряжение ка выходе интегратора 8, а частота генератора 9 начинает возрастать, и цикл работы устройства повторяется. Таким образом, частота перестраиваемого генератора 9 "качается" около лопаточкой частоты, Отсчет измеренной лопаточкой частоты турбокомпрессора по показаниям частотомера производится по формуле f

fr> + fry, Частота вращения турбокомп2 рессора f K = 4/m, где m — число лопаток его рабочего колеса.

Изобретение позволяет многократно сократить время измерений и повысить точ5 ность, снизить погрешность измерения частоты турбокомпрессора до 0,1 — 0,5%, повысить возможности контроля, обеспечить возможность диагностирования дизельных двигателей по параметрам частоты

10 вращения турбокомпрессора ка переменных режимах.

Формула изобретения

Устройство для бескоктакткого измерения частоты вращения роторных машин, со15 держащее последователько соединенные микрофок и усилитель, двухвходово и смеситель, выход которого подсоединен через фильтр нижних частот к входу амплитудного детектора, частотомер, перестраиваемы и

20 генератор, выход которого подключен к первому входу смесителя и входу частотомера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно дополнительно содержит фильтр верхних частот и последо25 вательно соединенные амплитудный дискриминатор и интегратор, при этом выход усилителя через фильтр верхних частот подсоединен к второму входу смесителя, а выход амплитудного детектора подсоединен к

30 входу амплитудного дискриминатора, причем вход перестраиваемого генератора подключен к выходу интегратора,