Устройство для измерения параметров вибрации

 

Использование: изобретение относится к вибрационным исследованиям и предназначено для определения параметров вибрации . Сущность; возбудитель 1 механических колебаний возбуждает колебания в исследуемом объекте в диапазоне рабочих частот турбоагрегата. Измерительные датчики 3.1...3 регистрируют колебания в исследуемом объекте, датчик 12 - датчик частоты регистрирует значение частоты вращения вибровозбудителя, датчик 15 - опорный фазовый датчик формирует импульс в момент прохождения дебалансов через нулевое значение возбуждающей силы вибровозбудителя . Выделенные максимальные значения амплитуды сигнала и фазового сдвига между опорным фазовым датчиком и каждым из измерительных датчиков, а также значение чистоты возбуждаемых колебаний записываются в массивах данных блока 7 управления. Устройством управления производится расчет значений динамической податливости и величины фазового сдвига для каждого из измерительных датчиков значение частоты, на которой возбуждаются колебания, а также осуществляется вывод рассчитанных зависимостей в цифровой и графической форме на регистрирующие устройства 21. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (slis 6 01 Н 17/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВЧ (21) 4887023/28 (22) 13,07.90 (46) 30.03,93. Бюл. ¹ 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им, Б. Е, Веденеева и

Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина (72) С.А,Марков, Н.К,Хамков, Н.А.Абросимов и И;С.Шейнин (56) Авторское свидетельство СССР № 1564502, кл, G 01 M 7/00, 1969, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ (57) Использование: изобретение относится к вибрационным исследованиям и предназначено для определения параметров вибрации. Сущность: возбудитель 1 механических колебаний возбуждает колебания в исследуемом объекте в диапазоне рабочих частот турбоагрегата. И змерител ьн ые датчики

3.1...3 регистрируют колебания в исследуе„„Slj „„1805296 А1 мом объекте, датчик 12 — датчик частоты регистрирует значение частоты вращения вибровозбудителя, датчик 15 — опорный фазовый датчик формирует импульс в момент прохождения дебалансов через нулевое значение возбуждающей силы вибровозбудителя, В ыделен н ые максимальные значения амплитуды сигнала и фазового сдвига между опорным фазовым датчиком и каждым из измерительных датчиков, а также значение чистоты возбуждаемых колебаний записываются в массивах данных блока 7 управления. Устройством управления производится расчет значений динамической податливости и величины фазового сдвига для каждого из измерительных датчиков значение частоты, на которой возбуждаются колебания, а также осуществляется вывод рассчитанных зависимостей в цифровой и графической форме на регистрирующие устройства 21, 5 ил, 1805296

20

30

50

Изобретение относится к вибрационным исследованиям и предназначено для определения параметров вибрации, Цель изобретения — повышение точности определения значения собственной резонансной частоты и величины динамической податливости, В предлагаемом устройстве введение дополнительных канальных масштабных усилителей позволяет при тарировке измерительных каналов подстраивать коэффициент передачи каждого из каналов с целью корректировки чувствительности датчиков.

Еще одним отличием предлагаемого устройства является введение в устройство фазового канала и подключение его к входу измерителя периода и фазового сдвига.

В заявляемом устройстве предлагается ввести дешифратор режима измерения периода или фазового сдвига в измеритель периода и фазового сдвига и подключить выход блока управления на вход дешифратора режима.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема измерителя периода и фазового сдвига; нв фиг. 3 — положения валов дебалансов механического виб ровозбудителя и направления воздействия усилий, развиваемых вибровозбудителем; на фиг. 4— времен н ые диаграммы работы вибровозбудителя, сигналы, формируемые опорным датчиком фазы, и сигналы с выхода усилителя-формирователя, на фиг. 5 — блок-схема алгоритма работы устройства.

Устройство содержит возбудитель 1 механических колебаний, закрепленный в контролируемых. точках исследуемой конструкции 2, которые после монтажа турбоагрегата будут являться основными источниками вибрации.

В ибро прес бразоватеп и 3.1-3,И, устанавливаются на продольных ригепях, колоннах и нижней плите фундамента под турбоагрегат, Выходы вибропреобразователей подключены ко входам пассивных интеграторов 4.1-4,N, в качестве которых использованы пассивные С фильтры нижних частот с частотй среза 1 Гц, для получения информации о перемещении фундамента при воздействии вибрации.

Выходы интеграторов 4.1-4,N подключены к входам канальных масштабных усилителей 5,1-5Л, выходами подключенных к соответствующим входам коммутатора аналоговых сигналов 6, (й + 1) вход которого соединен с первым выходом блока управления 7, выходом коммутатора аналоговых сигналов соединен с входом масштабного усилителя 8. В ыход масштабного усилителя

8 соединен с первым входом схемы выделения максимального значения 9, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управления 7.

Выход схемы выделения максимального значения 9 соединен со входом преобразователя аналог-код 10, выход которого . подключен к первому входу блока управления 7, на второй вход которого. подключен выход измерителя периода и фазового сдвига 11, а третий выход блока управления 7 подключен к третьему входу измерителя периода и фазового сдвига 11, на первый вход которого подключен частотный канал, содержащий датчик частоты 12, устанавливаемый на валу вибровозбудителя 1, фильтр 13 и усилитель-формирователь 14, выходом подключенный к первому входу измерителя периода и фазового сдвига 11, на второй вход которого подключен фазовый канал, включающий датчик опорного фазового сигнала 15, установленный на валу вибровозбудителя 1, выход которого соединен с входом усилителя-формирователя 16, выходом соединенный с первым входом фазовогодетектора 17, на второй вход которого подключен измерительный фазовый канал, который содержит коммутатор аналоговых сигналов

18, и входов которого соединены с выходами вибропреобразователя 3.1-3И, (и + 1) вход коммутатора аналоговых сигналов 18 соединен с четвертым выходом блокауправления 7.

Выход коммутатора аналоговых сигналов соединен со входом усилителя-формирователя 19, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 18. Вьiход генератора эталонной часто гы 20 соединен с четвертым входом измерителя 11 периода и фазового сдвига, Пятый выход блока управления 7 соединен с входом регистрирующих устройств 21.

Измеритель периода и фазового сдвига

11 содержит счетчик-блок 22, блок 23 — элемент задержки, блок 24 — формирователь, блок 25 — элемент выбора режима, блок 26, 27 — элементьt "НЕ", блок 28 — буферный регистр, блок 29 — схема согласования уровней, На первый вход блока 22 подключен выход блока 20, на второй вход блока 22— выход блока 23, выходом блок 22 подключен к первому входу блока 28, на второй вход которого подключен выход блока 27. Входы блоков 23 и 24 подключены к выходу блока

17, выход блока 24 — к первому входу блока

25, второй вход которого подключен к выходу блока 20. Третий вход блока 25 и вход блока 26 подключены к первому выходу блока 7, а выход блока 26 соединен с четвертым

180529 б входом блока 25, выход которого соединен с первым входом блока 27. Второй вход блока 27 соединен с вторым входом блока 7, Выход блока 28 соединен с входом блока 29, выход которого подключен к входу блока 7, 5

Устройство работает следующим образом, . Возбудитель 1 механических колебаний возбуждает колебания в исследуемом обьекте 2. Вибропреобразователи 3.1 — З.N (ак- 10 селерометры) регистрируют виброскорость в исследуемом объекте 2, сигналы с выходов интеграторов 4.1 — 4.N выдают виброперемещение исследуемого объекта. Канальные масштабные усилители 5,1 — 5.И предназна- 15 чены для корректировки чувствительности датчиков, Коэффициент передачи каждого из усилителей определяется при тарировке измерительных каналов. Коммутатор аналоговых сигналов б в амплитудном ка- 20 нале последовательно подключает вибропреобразователи на вход масштабного усилителя 8, Сигнал "Сброс" с блока 7 управления на вход амплитудного канала подключается первый датчик. Сигнал 25

"Следующий датчик" с блока управления 7 производит переключение вибропреобразователей. Масштабный усилитель 8 определяет коэффициент передачи амплитудного канала и зависит от величины усилия разви- 30 ваемого вибровозбудителем. Схема 9 выделения максимал ьного значения производит фиксирование максимального значения амплитуды сигнала, затем это значение блоком 10 преобразуется в цифровой 35 код и поступает в блок 7, где хранится в массиве данных. Сигналом блока управления 7 схема выделения максимального значения 9 обнуляется после измерения амплитуды сигнала каждого иэ датчиков. 40

В частотном канале формируется цифровой код, пропорциональный частоте колебаний исследуемого объекта, с выхода частотного датчика 12 синусоидальный сигнал поступает на фильтр 13, где происходит 45 подавление высокочастотных помех линии связи. Затем нэ усилителе-формирователе

14 сигнал преобразуется в прямоугольную форму с уровнем сигнала, совместимым с уровнями ТТЛ, далее сигнал поступает на 50 измеритель периода и фазового сдвига 11, Сигналом управления "Измеритель периода" блока 7 управления измеритель периоду и фазового сдвига 11 переводится в режим. измерение периода. Счетчик 22 про- 55 изводит подсчет числа тактовых импульсов, поступающих с генератора эталонной частоты 20, Запуск счетчика производится передним фронтом сигнала лоступэющего с выхода блока 14. Элемент 23 схема задержки обеспечивает задержку сброса счетчика в исходное состояние на время переписи информации со счетчика в буферный регистр 28 и составляет 120 нс.

Сброс счетчика 22 в исходное состояние производится задним фронтом сигнала, поступающего с выхода блока 14. Элемент 24 предназначен для формирования сигнала

"Строб" переписи. Этот сигнал через элемент

25 осуществляющий переключение режима работы измерителя поступает на вход элемента 27, предназначенный для блокировки сигнала "Строб" переписи на время ввода значения кода буферного регистра 28 в блок

7. Элемент 29 необходим для преобразования кода периода в дополнительный код.

В фазовом канале опорный датчик фазы

15, установленный на валу вибровозбудителя формирует импульс в момент перехода значения усилия вибратора через нулевое значение. На фиг, За-г приведено расположение валов дебэланса вибровозбудителя и значения усилия развиваемого вибровозбудителя при различных положениях дебалансов, стрелками указано направление вращения валов дебалансов. На фиг. 4а,б приведены временные диаграммы усилия развиваемого вибровозбудителем момент т1 соответ. рис. Зб, l2 — Зв, тз-Зг, t 4 — 3a и сигнала формируемого опорным датчиком фазы. Сигнал опорного датчика фазы формируется в момент t1.

Сигнал опорного датчика фазы поступает на усилитель-формирователь 16, в котором преобразуется в импульс прямоугольной формы фиг. 4в.

В измерительном канале сигналы вибропреобразователей 3.1 — Ç,N поступают на . соответствующие входы коммутатора аналоговых сигналов 18, сброс в исходное состояние которого и последовательное переключение датчиков производится сигналами управления "сброс" и "следующий датчик" блока управления 7, Усилителемформирователем 19 гармонические сигналы преобразуются в цифровую форму и поступают на второй вход фазового детектора 17, в котором происходит выделение фазового сдвига, возникающего между опорным датчиком фазы и сигналами каждого из измерительных датчиков, расположенных на исследуемом объекте 2. Выделенное значение фазового сдвига поступает на второй вход измерителя периода и фазового сдвига

11, который сигналом управления "измеритель фазового сдвига" переводится в режим измерения фазового сдвига, Устройство 11 в режиме "измерение фазового сдвига", работает аналогично описанному выше. Сигнал "Перепись" кода счетчика в буферный

1805296 регистр формируется по заднему фронту сигнала Лр, На резонансных частотах в исследуемом объекте происходит изменение величины фазового сдвига, При переходе через резонанс фаза колебаний меняется от 0 до л тем быстрее, чем меньше величина логарифмического декремента затухания е; На резонансной частоте независимо от величины я фазовый сдвиг между возмущающими колебаниями и колебаниями, возникающиЛ. ми в объекте равен †. Поэтому по измене2 нию величины фазового сдвига можно судить о приближении к зонам собственных резонансных частот объекта.

Формула изобретения

Устройство для определения параметров вибрации, содержащее возбудитель механических колебаний, устанавливаемый на объекте, Nизмерительных датчиков,,располагаемых и закрепляемых в контрольных точках объекта, N интеграторов, входы каждого из которых соединены с выходом каждого из N измерительных датчиков, последовательно соединенные N-канальный коммутатор, масштабный усилитель, блок выделения максимума, преобразователь аналог-код, блок управления и регистратор, частотный канал, выполненный в виде последовательно соединенных датчика частоты, фильтра, усилителя-формирователя и измерителя периода, генератор эталонной частоты, выход которого соединен с вторым входом измерителя периода, с

5 третьим входом которого соединен первый выход блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом Nканального коммутатора, третий выход — с вторым входом блока выделения максиму10 ма, второй вход — с выходом измерителя периода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения значения собственной резонансной частоты и величины динамической податливости, 15 оно снабжено N масштабными усилителями, входы каждого из которых соединены с выходом каждого из N интеграторов, выход — с соответствующими входами N-канального коммутатора, последовательно соединен20 ными датчиком опорного фазового сигнала, первым дополнительным усилителем-формирователем, фазовым детектором коммутатором аналоговых сигналов и вторым дополнительным усилителем-формировате25 лем, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, выход которого соединен с четвертым входом измерителя периода, четвертый выход блока управления соединен с первым входом коммутатора

30 аналоговых сигналов, второй вход которого соединен с выходами N измерительных датчиков, 1805296

1805296

Составитель С. Марков

Техред М. Моргентал Корректор И. Муска

Редактор Л. Народная

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

Заказ 934 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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