Устройство для измерения шума

 

Устройство относится к виброакустической диагностике механизмов и машин и может быть использовано для измерения шума, например, зубчатых механизмов. Для этого устройство содержит носитель магнитной записи и магнитные головки записи и воспроизведения. Носитель записи и головки воспроизведения имеют возможность вращения с переменными скоростями. Сигналы воспроизведения поступают на полосовые фильтры с фиксированной средней частотой пропускания. Сигналы с полосовых фильтров поступают на неинвертирующие входы компараторов, инвертирующие входы которых подключены к нулю. Устройство также имеет схемы сравнения, входы которых подключены к выходу блока эталонных напряжений и выходам полосовых фильтров. Сигналы с выходов компараторов и схем сравнения преобразуются в цифровую форму и отображаются на индикаторах блока индикации. Устройство позволяет определить отклонения фаз между двумя спектральными составляющими и определить в каких деталях или узлах возникли погрешности и дефекты. 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения шума, например, при диагностировании различных механизмов и машин.

Известно устройство для безразборного диагностирования механизмов и машин [1] , содержащее регулятор уровня, входной усилитель с балансным каскадом, к выходу которого подключены октавные фильтры, детектор, кольцевой модулятор, детектирующее устройство и электронно-лучевая трубка, причем между выходами октавных фильтров и входами кольцевого модулятора подключены схемы вычитания, а формирующая схема полярности сигнала включена на вход балансного каскада.

Недостатком устройства [1] является сравнительно невысокая точность и чувствительность, т. к. во входном усилителе искажаются спектры исследуемых сигналов.

Ближайшим по существу технического решения предложенному является устройство для измерения шума [2], содержащее входной блок, последовательно подключенный через магнитную головку записи, магнитный носитель с движущим механизмом, магнитную головку воспроизведения, усилитель воспроизведения, полосовой фильтр и детектор к одному из входов схемы вычитания, другой вход которой связан через блок эталонных напряжений с блоком управления, а выход схемы вычитания через последовательно соединенные дополнительный коммутатор, накопители, коммутатор вертикальной развертки, модулятор и второй детектор подсоединен к вертикально отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки, горизонтально отклоняющие пластины которой через блок горизонтальной развертки соединены с блоком управления, последний, в свою очередь, соединен с дополнительным коммутатором вертикальной развертки и движущим механизмом магнитного носителя.

К общим недостаткам, как аналога, так и прототипа можно отнести неоднозначное распознавание и различение отличных друг от друга погрешностей, прослеживаемых на одной и той же частоте.

Целью настоящего изобретения является распознавание и различение отличных друг от друга погрешностей деталей, прослеживаемых на одной и той же частоте.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено компараторами, например, на микросхеме 551СА1, блоком индикации, содержащим генератор стробирующих импульсов, счетчики, дешифраторы, соответственно выполненные, например, на микросхемах 155ИЕ2 и КР514ИД1, цифровые индикаторы и аналого-цифровые преобразователи (АЦП), причем выходы первого и второго полосовых фильтров одновременно подключены к первым выходам схем сравнения и к положительным входам первого и второго компараторов, вторые входы которых через потенциометры подключены к нулю, а выходы подключены к первым входам счетчиков двоично-десятичных кодов, вторые входы которых подключены к генератору стробирующих импульсов, а их выходы через дешифраторы подключены к цифровым индикаторам блока индикации, к которым также через дешифраторы, аналого-цифровые преобразователи подключены выходы схем сравнения, вторые входы которых через блок эталонных напряжений подключены к первому выходу блока управления, остальные выходы которого соответственно подключены к первому, второму блокам переключения скоростей и к реверсивному электродвигателю.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема устройства, где 1 и 2 - входные блоки, состоящие из датчиков (микрофонов, пьезодатчиков и др.), аттенюаторов, входных усилителей и усилителей записи; 3 и 4 - магнитные головки записи; 5 - носитель магнитной записи, с первым блоком переключения скоростей 6, второй блок переключения скоростей 7 с реверсивным электродвигателем 8 подключены к магнитным головкам воспроизведения 9 и 10; 11 и 12 - усилители воспроизведения; 13 и 14 - полосовые фильтры; 15 и 16 - схемы сравнения; 17 и 18 - компараторы; 19 и 20 - R₁ и R₂ потенциометры; 21 и 22 - двоично-десятичные счетчики; 23 - генератор стробирующих импульсов; 24, 25, 26 и 27 - дешифраторы; 28, 29, 30 и 31 - цифровые индикаторы; 32 - блок индикации; 33 и 34 - аналого-цифровые преобразователи; 35 - блок эталонных напряжений; 36 - блок управления.

Блок-схемы магнитных головок воспроизведения 9 и 10, блок переключения скоростей 7 и реверсивный электродвигатель 8 и описания работы этих блоков заимствованы из а.с. 830522 [3].

Описание работы устройства В связи с тем, что измерительные тракты устройства идентичны, поэтому работу устройства опишем на примере двух трактов, причем их в устройстве может быть более двух.

На входные блоки 1 и 2 устройства подаются исследуемые сигналы, которые могут быть шумом, вибрацией или иным неэлектрическим сигналом. Магнитные головки записи 3 и 4 записывают сигналы, уже преобразованные в электрический, на носитель магнитной записи 5 с определенной фиксированной скоростью V₀, которую можно изменять за счет переключателя скоростей 6, последний получает команду на переключение со второго выхода блока управления 36. Одновременно с записью сигнала на носитель магнитной записи 5 происходит считывание сигнала магнитными головками воспроизведения 9 и 10, устроенными так, что при их вращении вокруг своей оси со скоростью V_i рабочий зазор всегда обращен в сторону дорожки носителя магнитной записи 5. Рабочие зазоры магнитных головок 9 и 10 воспроизведения могут быть выполнены в виде замкнутых линий.

Воспроизведенные сигналы усиливаются в усилителях 11 и 12 воспроизведения и поступают на входы полосовых фильтров 13 и 14 с постоянной фиксированной средней частотой, ширину полосы пропускания которых можно изменять в зависимости от цели анализа исследуемого объекта. Для разложения исследуемых сигналов на спектральные составляющие при пропускании их через полосовые фильтры 13 и 14, при постоянной фиксированной средней частоте, магнитные головки 9 и 10 воспроизведения должны вращаться с перестраиваемой скоростью V_i, что позволит полосовым фильтрам осуществлять анализ спектральных составляющих, приведя их к фиксированной средней частоте.

Вращение магнитных головок 9 и 10 воспроизведения осуществляет блок переключения скоростей (БПС) 7, механически соединенный с реверсивным электродвигателем (РЭД) 8, а команда на переключение скорости подается с третьего и четвертого выходов блока управления 36 на выходы БПС 7 РЭД 8.

При разложении исследуемого сигнала на спектральные составляющие носитель магнитной записи 5 вращается со скоростью V₀, магнитные головки 9 и 10 воспроизведения вращаются со скоростью V_i, равной , где f_i - выделенная спектральная составляющая на i-той частоте исследуемого сигнала; f₀ - постоянная фиксированная средняя частота полосового фильтра 13.

При этом должны удовлетворяться следующие условия: V_i<0, f_i<f, V_i=0, f_i=f₀, V_i>0, f_i>f₀.

С выходов полосовых фильтров 13 и 14 сигналы одновременно поступают на положительные входы компараторов 17 и 18 и первые входы схем сравнения 15 и 16, вторые входы которых соединены через блок эталонных напряжений 35 с первым выходом блока управления 36, а выходы схем сравнения 15 и 16 через аналого-цифровые преобразователи 33 и 34, дешифраторы 26 и 27 подключены к цифровым индикаторам 30 и 31 блока индикации 32.

С выхода схем сравнения 15 и 16 на АЦП 33 могут поступать аналоговые сигналы или уровни звуковых давлений спектра исследуемого объекта или эталонные уровни с выходов блока эталонных напряжений 35 или разностные уровни между исследуемыми составляющими спектров и уровнем эталонных сигналов. Аналоговые сигналы преобразуются в АЦП 33 и 34 в двоично-десятичные коды, которые через дешифраторы 26 и 27 поступают на цифровые индикаторы 30 и 31. Амплитудные значения можно читать в виде последовательности чисел.

Отклонения фаз между двумя спектральными составляющими в ту или иную сторону возможно определять благодаря наличию в устройстве двух компараторов 17 и 18, на положительные входы которых, как отмечено выше, сигналы поступают с выхода полосовых фильтров 13 и 14, а их вторые входы через потенциометры R₁ 19 и R₂ 20 подключены к нулю. Благодаря такому включению устанавливаются пороговые уровни инверсных входов компараторов 17 и 18. Наличие двух компараторов 17 и 18 обусловлено необходимостью выявления отклонения фаз между двумя составляющими спектра при их сравнении. Генератор стробирующих импульсов 23 стробирует длительность импульсов выходных сигналов компараторов 17 и 18, поступающих на входы двоично-десятичных счетчиков 21 и 22, откуда коды через дешифраторы 24 и 25 поступают на цифровые индикаторы 28 и 29 блока индикации 32, и на одном из цифровых индикаторов 28 или 29 в цифровом виде можно читать о фазовом отклонении между двумя составляющими спектра на одной и той же частоте.

Таким образом, представляется возможным достоверно различать, от каких деталей или узлов возникли эти погрешности или дефекты. Такая дифференциация возможна благодаря фазовому разбросу на одной и той же частоте двух источников, т.е. сигналов от двух датчиков блоков 1 и 2.

Источники информации 1. А. С. СССР 283626, МКИ G 01 L 1/02. Устройство для безразборного диагностирования механизмов. / Авторы: Э.А.Дастакян, К.О.Карамян и О.В.Леонов.

2. А. С. СССР 746698, МКИ G 01 L 1/02. Устройство для измерения шума. / Авторы: Э.А.Дастакян и Т.Г.Гаспарян.

Формула изобретения

Устройство для измерения шума, содержащее входной блок, усилитель и магнитную головку записи, носитель магнитной записи с блоком переключения скоростей, магнитную головку воспроизведения с блоком переключения скоростей и реверсивным электродвигателем, усилитель воспроизведения, полосовой фильтр, схему вычитания, блоки эталонных напряжений и управления, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено компараторами, блоком индикации, состоящим из генератора стробирующих импульсов, счетчиков, дешифраторов, цифровых индикаторов и аналого-цифровых преобразователей, причем выходы полосовых фильтров одновременно подключены к первым выходам схем сравнения и к положительным входам компараторов, вторые входы которых через потенциометры подключены к нулю, а выходы - к первым входам двоично-десятичных счетчиков, вторые входы которых подключены к генератору стробирующих импульсов, а их выходы через дешифраторы подключены к цифровым индикаторам, к которым также через дешифраторы, аналого-цифровые преобразователи подключены выходы схем сравнения, вторые входы которых через блок эталонных напряжений подключены к одному из выходов блока управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1