Устройство регистрации механических колебаний

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для выявления источников вибрации конструкции . Устройство содержит три датчика вибрации 1-3, трехвходовое пороговое устройство 4, регистрирующее устройство 5, N-каиальную схему синхронизации, включающую N датчиков частоты 6...(1+5), N делителей частоты (N+1+5)...(2+5), N формирователей импульсов (2N+1+5)...(3N+5), где N - количество учитываемых деталей конструкции и, соответственно, количество датчиков частоты, делителей частоты и формирователей импульсов, i - текущий номер соответственно детали конструкции, датчика частоты, делителя частоты, формирователя импульсов, i 1,2,3...N. 2 ил. k/ 1C

союз советских

СОЦИАПИСТИ IFCÈÈÕ геспуелик (я) s G 01 Н 17/00

НОЕ ПАТЕНТНОЕ

CCP

CCP) АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I

I !

l !

I

I !

Lee ° еаю еюю евю ае Ю е Е еюв авва

ФигЛ

ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4803592/28 (2 ) 16,03.90 (4 ) 07,02.93. Бюл, М5 (71) Киевский институт инженеров гражданс ой авиации им. 60-летия СССР (2) С.Б.Рождественский, В,А.Игнатов, С М. Скворцов и С, Е, Безруков (56) Авторское свидетельство СССР

1346980, кл, G 01 Н 11/06, 1986.

Авторское свидетельство СССР

136949, кл, G 01 Н 11/06, 1986.

Авторское свидетельство СССР

1390644, кл, G 01 Н 11/06, 1985. (54) УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ МЕХАН ИЧ Е СКИХ КОЛ Е БАН ИЙ

„„. Ж„„1793266 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для выявления источников вибрации конструкции. Устройство содержит три датчика вибра ци и 1 — 3, трехвходовое пороговое устройство 4, регистрирующее устройство

5, N-канальную схему синхронизации, включающую N датчиков частоты 6...(1+5), N де-лителей частоты (И+1+5)...(2+5), N формирователей импульсов (2N+1+5)...(3N+5), где

N — количество учитываемых деталей конструкции и, соответственно, количество датчиков частоты, делителей частоты и формирователей импульсов,! — текущий номер соответственно детали конструкции, датчика частоты, делителя частоты, формирователя импульсов, i = 1,2,3...N. 2 ил, 1793266

Изобретение относится к измеритель. ной технике и может быть использовано для выявления источников вибрации конструкции, например вертолета, двигателя, Известно устройство, содержащее датчик вибрации и пороговую схему, которая выдает сигнал превышения заданного уровня вибрации, делитель частоты вибрации с под 1бранным соответствующим образом коз4. ициентом деления и выходное уст- 19 ройство, оптическое или акустическое. Указанные устройства позволяют по частоте вспышек или звуковых сигналов оценить частоту вибрации конструкции и источник, вы-. звавший вибрацию, 15

Недостатком данных устройств является низкое качество контроля вибрации и не-. достаточная помехоустойчивость.

Наиболее близким rio технической сущности к заявляемому является устройство, 2О содержащее датчик вибрации; датчик частоты вращения, схему синхронизации, состоящую из формирователя импульсов.

Недостатком устройства является отсутствие воэможности выявления ряда источников вибрации, определение параметров только одного осйовного тона и его гармоник.

Целью изобретения является вйявление . источников вибрации за счет синхронной ре- 3î гистрации непрерывных составляющих вибро и ро цесса на фойе меток, следующих частотой, кратной частоте вращения или частоте колебаний деталей контролируемой конструкции. .: . 35

Указанная цель достигается тем,.что ус-. тройство, включающее датчик вибрации, датчик частоты, фо)змироаэтель импульсов, содержит второй и третий датчики вибра- ции, выходы которых подключены соответ- 4О ственно к первому, второму и третьему информационному входу регистрирующего устройства и соответственно к первому, второму и третьему входу трехвходового порогового устройства, выход которого под- 45 ключен к входу запуска регистрирующего устройства, а также N-канальной схемы синхронизации, содержащей N кайалов из последовательно соединенных датчика частоты, делителя частоты, формирователя 5О импульсов, выходы N формирователей импульсов подключены соответственно к следующим N информационным входам регистрирующего устройства.

Предлагаемое устройство регистрации 55 механических колебаний обладает сущест- венными отличиями по сравнению с известными техническими решениями, поскольку именно совокупность отличительных признаков и их взаимосвязь между собой и известными признаками, присущими прототипу, позволяет выявить источник вибрации эа счет синхронной регистрации непрерывных составляющих вибропроцесса на фоне меток, следующих с частотой, кратной частоте вращения или частоте колебаний деталей контролируемой конструкции.

Ма фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг 2 — формат записи составляющих вибропроцесса и меток деталей.

УстрОйство содержит три датчика вибрации 1-3, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входу трехвходового порогового устройства 4 и соответственно к первому, второму и третьему информационному входу регистрирующего устройства 5, N-канальную схему синхронизации, включающую последовательно соединенные N датчиков частоты 6...(1+5), N делителей частоты 7 (N+1+5)...(2N+5), N формирователей импульсов 8 (2N+1+5)...(3N+5), выходы которых под-. ключены соответственно к следующим N информационным входам регистрирующего устройства 5, где И вЂ” количество учитываемых деталей конструкции и соответственно количество датчиков частоты, делителей частоты и формирователей импульсов, а1-текущий номер соответственно детали конструкции, датчика. частоты, делителя частоты, формирователя импульсов

=1,2;З...N. Устройство работает следующим образом.

Мехайические колебания контролируемой конструкции преобразуются в пройорциональный электрический или механический сигнал, соответствующий колебаниям конструкции по трем осям с помощью трех датчиков вибрации 1 — 3, Выходы датчиков вибрации подключены к трехвходовому пороговому устройству 4 и трем информационным входам регистрирующего устройства 5 соответственно, При превышении амплитуды колебаний по любой из трех осей сверх установленного уровня пороговое устройство 4 выдает сигнал зайуска регистрирующего устройства 5, которов начинает запись трех составляющих вибропроцесса конструкции на фоне меток. Частоты вращения или колебания деталей конструкции, выдаваемые датчиками частоты 6...(И+5), делятся соответствующими делителями (И+1+5)...(2N+5) с соответствующим образом подобранными коэффициентами деления К . Выходные сигналы делителей (N+1+5)...(2N+5) с пом" о"щью " формирователей импульсов (2М+1+5) ...(Зй+5) преобразуются к виду, нео ходимому для регистрации, поступают на д угие информационные входы регистрирующего устройства 5 и записывают в виде м ток. Размах записи меток деталей устан вливается таким, чтобы исключить или у еньшить затенение записи составляю(цих вибропроцесса, как показано на фиг.2.

Ог(ределение (-ой детали, вызвавшей вибрац ю конструкции, осуществляется подсчетом к личества периодов Mi виброколебаний, зар гистрированных за период следовачия к ждой из i меток (i = 1,.„N), и попарным с авнением Mi c Кь В случае совпадения Ml с К(индекс (укажет на деталь Dl, вращаюуюся или колеблющуюся с частотой Fi u в (звавшую вибрацию конструкции по этой ч стоте.

Если MIN(Mi — К() = 1... N, то INDKi = i, I = Dl.

Минимальное значение Ki выбирается и условия достижения требуемой разрешащей способности, определяемой миним льной кратностью Sm частот вращения и и колебаний деталей контролируемой к нструкции

Sm = MIN г е =1,2Д..N, ) = N-I+1

i Aj — 1 — .(1 ! =—

F (l

+1 — )1

Fl

F, F! — частоты вращения или колебаний (-ой и j-ой детали контролируемой конструкции.

Условие различимости записей

K (Sm -1) V >Д I или

/9.(266 до = 0,1984;

35

: . Частота выходного напряжения датчика оборотов 1д.o = 2foe. где foe.a — частота вращения вала датчика.

4. Период следования меток несущего винта равен 2, W = 2. Получим коэффициент

К,> деления частоты напряжения выдаваемого датчиком оборотов нес, щего винта для получения меток, след-ющих с периодом, равным двум оборотам несущего винта

Кн.в. = (/Ч д.о = (А/ 2 об.в =

К8.8. — д.о — 2.2 0,1984 = 49 6

К8.8. — н.8 0,016

4

1 ям по разрешающей способности, скорости протяжки носителя, количеству информационных входом„например светолучевым осциллографом типа К12 — 51, Датчики вибрации — любой конструкции, удовлетворяющие требованиям по точности, чувствительности и диапазону рабочих частот, например МП вЂ” 95, Датчики частоты вращения могут быть штатными, например Д1М, Д2М, или вновь устанавливаемыми.

Делители частоты строятся с учетом коэффициента преобразования самого датчика частоты, Так, если используется датчик

Д1М, Д2М, то необходимо учитывать, что частота их выходного напряжения в 2 раза больше частоты вращения вала датчика. Необходим и учет отношения частот вращения контролированной детали и вала датчика.

Например, получение меток, следующих с периодом, равным двум оборотам несущего винта М И вЂ” 8. 1. Передаточное отношение от входных валов редуктора BP — 8А к несущему винту

Квв-нв = 0,016; с, 2. Передаточное отношение от входных валов редуктора BP — BA к валу датчика Кеаг е Д вЂ” разрешающая способность носит ля информации;

V — скорость протяжки носителя. стальные Ki Ко (о выбираются из условия о нозначной идентификации меток по их периоду следования, Минимальная скорость протяжкй носителя

Vm1n > Fmax A I, г(е Fmax — максимальная частота вращения

Или колебаний детали, т.е.

Fmax =-("(АМ{Р(>.

Регистрирующее устройство может бить любым, удовлетворяющим требовани45

Приняв К,о = 50,получим ошибку — 0,008064 отн.ед, Увеличив И можно уменьшить ошибку, связанную с округлением получаемого дробного Кн.в., а при N = 20 получаем требуемый K,a = 496. т.е. с абсолютной точностью. Для получе(;ия меток, следующих с частотой вращения рулевого винта или вала привода рулевого винта, можно использовать туже частоту напряжения, выдаваемую датчиком оборотов несущего винта, но сучетом передаточ ого отношения вала HB или вала датчика о юротов к валу привода рулевого винта или самого рулевого винта. Связь между Н В, валом привода и рулевь(м винтом жесткая, таким образом можно, используя этот факт, получить метки с периодом следования, кратным частоте вращения и этих

1793266

Ф деталей, а также других, например, главного вентилятора, используя только один датчик частоты, Непосредственно делители с рассчитанным коэффициентом деления строятся на базе цифровых счетчиков с фиксированным или программируемымкоэффициентом деления; например, выполненных по техйологии КМОП 561ИЕ11, ТТЛ 155ИЕ7, 155ИЕ6, 155ИЕ9 или 555ИЕ6, 555ИЕ7. Подойдут любые счетчики, т.е. все серийно выпускаемые счетчики имеют максимальную частоту счета, значительно превышаю-" щую частоты вращения или колебаний деталей, реально существующих или разра- . ботанных в будущем. Между датчиком частоты и непосредственно делителем требуется формирователь импульсов, который из синусоидального напряжения сформирует импульсы требуемой амплитуды например; на базе амплитудйого компаратора 554 СА3.

Если необходимо увеличить коэффициент деления для уменьшения погрешности ок- ругления, то можно использовать схему двухполупериодного аыпрямления переменного напряжения, выдаваемого датчиком. Можно еще использовать схему умножения частоты, например, на базе логических элементов сложения. Умножитель устанаалквается между выходом амплитудного компаратора и входом делителя, у которого вдвое увеличен коэффициент. деления. .

Формирователь" импульсов выполнен на базе. амплитудного компаратора типа

554СА3; Величина опорного напряжения выбирается в пределах, заключенного между максимальным значением логического нуля (лог."0") и минимальным значением лог."1" на выходе делителя частоты. Амплитуда положительного импульса регулируется P 1, отрицательного — P 3 и определяется требуемым размахом записи меток и относительным положением на носителе информации меток, соответствующих различным деталям, учитываемым при диагностировании вибрации исследуемой конструкции.

Например, размах записей меток несущего винта устанавливается большим по сравнению с размахом записи меток рулевого винта, что упрощает различение меток винтов не только по периоду следования, íî по аналогии: несущий винт большего диаметра, чем рулевой, соответственно и размах записи меток ЕВ больше чем у PB и т.д.

Трехвходовое пороговое устройство строится на базе амплитудного компаратора, например типа 554СА3, он имеет открытый коллекторный и эмиттерный выход, что позволяет объединять их в схему монтажное

ИЛИ; т.е. при срабатывании,или первого компаратора, или второго, или третьего формируется выходной сигнал, который затем усиливается до уровня, достаточного для вкЛЮчения регистрирующего устройст8a;.На входах амплитудных компараторов установлены пиковые детекторы для искл ючения подачи команды на включение регистрирующего устройства в виде серии коротких импульсов.

Достижение указайной цели позволяет производить достоверную идентификацию источника вибрации коннетрукции п ри минимальных аппаратурных затратах

Формула изобретения

Устройство регистрации механических . колебаний, содержащее первый датчик вибрации и формирователь импульсов, о твход которого соединен с выходом трехвходового порогового блока, N-канальной схемой синхронизации, где N — число контролируемых источников вибрации, каждый из Й каналов схемы синхронизации чувствительности ортогональны. с тремя входами регистратора, четвертый л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью состоит иа последовательно соединенных .расширения эксйлуатационных возможно- датчика частоты контролируемого источнистей путем выявления источника вибрации, ка вибрации, делителя частоты и формирооноснабженовторымитретьимдатчиками вателя импульсов, выходы каждого из N вибрации, регистратором, трехвходовым каналов схемы синхронизации соединены пороговым блоком, три входа которого сое- соответственно с каждым из 4+N входов рединены соответственно с выходами перва- гистратора, первый, второй и третий датчиm, второго и третьего датчиков вибрации и ки вибрации расположены так, что оси их

1793266 р

Ралактор С. Кулакова

° I

Заказ 496 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/б

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

I

f !

Составитель С. Скворцов

Техред М.Моргентал . Корректор Н. Слободяник