Устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте


 


Владельцы патента RU 2404410:

Открытое акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышева" (RU)

Заявленное изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении динамической составляющей вибронапряжений и температуры на вращающемся объекте. Устройство содержит: первичные преобразователи, селектор каналов, управляемый усилитель, источник тока, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, блок питания, подвижный и неподвижный приемопередатчики, цифроаналоговый преобразователь, микроконтроллер, преобразователь интерфейса и персональный компьютер. Техническим результатом изобретения является расширение допустимого диапазона изменения сопротивления тензорезисторов. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении динамической составляющей вибронапряжений и температуры на вращающемся объекте.

Известно устройство для измерения параметров на вращающемся объекте, содержит источник питания, измерительный преобразователь, соединенный с усилителем и светодиодами, расположенными на поверхности объекта [1].

Недостатком известного устройства является низкая точность, так как считывание информации осуществляется оператором путем подсчета колец, образованных вращающимися диодами, расположенными по одной линии на поверхности объекта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения параметров на вращающемся объекте, содержащее закрепленные на различных элементах конструкции ротора первичные преобразователи, усилитель, селектор, микроконтроллер с блоком питания, подвижный и неподвижный приемопередатчики и персональный компьютер, связанный при помощи преобразователя интерфейса с неподвижным приемопередатчиком [2]. Данное устройство принято заявителем в качестве прототипа.

Недостатком известного устройства является узкий допустимый диапазон изменения номинального значения сопротивления первичных преобразователей (тензорезисторов) из-за возникновения перегрузки входных усилителей при дрейфе номинального сопротивления, так как тяжелые виброакустические условия работы устройства не позволяют прибегать к емкостной развязке непосредственно во входных цепях. Этим резко ограничивается как гамма используемых тензорезисторов, так и рабочий диапазон температуры, тогда как существует практическая необходимость выполнения измерений динамических деформаций при изменении температуры тензорезисторов, достигающей 1000°С.

Техническим результатом изобретения является расширение допустимого диапазона изменения сопротивления тензорезисторов, в частности, делающее возможным выполнение измерения в широком диапазоне рабочей температуры объекта испытаний.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте, содержащее закрепленные на различных элементах конструкции ротора первичные преобразователи, усилитель, селектор, микроконтроллер с блоком питания, подвижный и неподвижный приемопередатчики и персональный компьютер, связанный при помощи преобразователя интерфейса с неподвижным приемопередатчиком, снабжено цифроаналоговым преобразователем, последовательно подключенным к управляемому усилителю и микроконтроллеру, а селектор непосредственно подсоединен к первичному преобразователю и управляемому усилителю.

Новым в изобретении является то, что устройство снабжено цифроаналоговым преобразователем, последовательно подключенным к управляемому усилителю и микроконтроллеру, а селектор непосредственно подсоединен к первичному преобразователю и управляемому усилителю.

Сущность данного изобретения поясняется чертежом, где изображена схема устройства для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте.

Устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте содержит первичные преобразователи (тензорезисторы) 1, закрепленные на различных элементах конструкции ротора, усилитель 4, селектор 2, микроконтроллер 9 с блоком питания 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, подвижный и неподвижный инфракрасные приемопередатчики 10 и 11, персональный компьютер 13, связанный при помощи преобразователя интерфейса 12 с неподвижным приемопередатчиком 11. Между усилителем 4 и аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 7 размещен фильтр нижних частот 5. Устройство снабжено цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 6, последовательно подключенным к управляемому усилителю 4 и микроконтроллеру 9, а селектор 2 непосредственно подключен к первичному преобразователю 1 и управляемому усилителю 4.

Устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте работает следующим образом. Селектор 2 выбирает измерительный канал. При изменении сопротивления тензорезистора 1 выбранного канала пропорционально изменяется напряжение на выходе источника тока 3. Напряжение с выхода источника тока 3 усиливается управляемым усилителем 4, рабочая точка которого определяется напряжением на выходе (ЦАП) 6. Сигнал с управляемого усилителя 4 проходит через фильтр нижних частот 5 преобразуется АЦП 7 в цифровой код, и отсчеты аналого-цифрового преобразования поступают в микроконтроллер 9.

Микроконтроллер 9 с помощью инфракрасного приемопередатчика 10 выполняет пересылку отсчетов АЦП 7 на неподвижную часть устройства, после чего они через преобразователь интерфейса 12 поступают в персональный компьютер 13. Одновременно микроконтроллер 9 производит контроль потока данных. При обнаружении асимметрии сигнала микроконтроллер 9 вычисляет значение поправки для рабочей точки управляемого усилителя 4 и подстраивает сигнал на выходе ЦАП 6, что обеспечивает поддержание рабочей точки управляемого усилителя 4 вблизи уровня постоянной составляющей выходного сигнала тензорезисторов 1 в широком диапазоне изменения сопротивления тензорезистора.

Так как значение, установленное в ЦАП 6, является величиной, пропорциональной значению постоянной составляющей сопротивления тензорезисторов 1, оно может быть использовано для вычисления компенсации дрейфа масштаба выходного сигнала при изменении сопротивления тензорезистора вследствие изменения рабочей температуры.

Использование данного изобретения позволит расширить номенклатуру тензорезисторов и делает возможным выполнение измерений в широком диапазоне рабочих температур объекта испытаний.

Источники информации

1. А.с. СССР №773432, кл. G01D 5/12, 1979 г. - аналог.

2. Патент РФ №2280240, кл. G01D 5/12, 2006 г. - прототип.

Устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте, содержащее закрепленные на различных элементах конструкции ротора первичные преобразователи, усилитель, селектор, микроконтроллер с блоком питания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), подвижный и неподвижный инфракрасные приемопередатчики, персональный компьютер, связанный при помощи преобразователя интерфейса с неподвижным приемопередатчиком, отличающееся тем, что селектор непосредственно подсоединен к первичным преобразователям с возможностью выбора измерительного канала и усилителю, выполненному управляемым, подключенному к источнику тока для усиления с него напряжения, усилитель через фильтр нижних частот подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте дополнительно снабжено цифроаналоговым преобразователем (ЦАП), подключенным к микроконтроллеру и усилителю.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для определения и/или контроля, по меньшей мере, одного параметра процесса среды, содержащему, по меньшей мере, один сенсорный блок для регистрации параметра процесса, причем сенсорный блок вырабатывает измерительные сигналы, по меньшей мере, один электронный блок для управления сенсорным блоком, причем электронный блок содержит, по меньшей мере, один микропроцессор, и, по меньшей мере, один блок памяти, который связан с сенсорным блоком и в котором могут храниться управляющие данные, причем управляющие данные специфически относятся к сенсорному блоку и считываются электронным блоком.

Изобретение относится к системам диагностического контроля состояния оборудования. .

Изобретение относится к пьезоэлектрическим датчикам, предназначенным для дистанционного контроля различных физических величин. .

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и может быть использовано для контроля положения металлических и неметаллических изделий без механического контакта с ними.

Изобретение относится к оборудованию для наклонно-направленного бурения нефтяных и газовых скважин и предназначено для передачи сигнала в процессе бурения от электронного блока скважинного прибора к наземной аппаратуре.

Изобретение относится к оборудованию для наклонно-направленного бурения нефтяных и газовых скважин и предназначено для окружной и осевой фиксации генератора и его герметичного крепления к электронному блоку (ЭБ) скважинного прибора телеметрической системы.

Изобретение относится к оборудованию для наклонно направленного бурения нефтяных и газовых скважин и предназначено для передачи сигнала в процессе бурения от электронного блока (ЭБ) скважинного прибора на электрический разделитель (ЭР) телеметрической системы, использующей для связи с наземной аппаратурой электромагнитный канал связи.

Изобретение относится к автомобильному электронному приборостроению. .

Изобретение относится к устройству для контроля заданного уровня в емкости. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении различных параметров, например вибронапряжений и температуры на вращающемся объекте.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин в процессе бурения и может быть использовано для электрического разделения колонны бурильных труб, использующейся в качестве электромагнитного канала связи при передаче забойной информации

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных, сигнальных, регулирующих или управляющих системах

Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации металлических и неметаллических изделий в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий, а также для решения общих задач автоматизации различных производственных процессов

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и предназначено для контроля положения неметаллических изделий и исполнительных органов технологического оборудования без механического контакта с ними

Изобретение относится к области метрологии и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом вида материала. Устройство содержит адаптивный датчик, представляющий собой сборку из индуктивного и емкостного чувствительных элементов, а также двух инфракрасных фотоприемников, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй блоки индикации, первый и второй диоды, счетный триггер, два логических элемента И, два пороговых элемента, формирователь импульсов, мультивибратор, детектор и тактовый генератор, а также генератор, соединенный с выводами индуктивного чувствительного элемента. При перемещении в одном или другом противоположном направлении изделий относительно чувствительного элемента адаптивного датчика на его первом выходе отрабатываются потенциальные информационные сигналы напряжения с уровнем логической "1", несущие информацию о контроле положения нагретых неметаллических и ненагретых металлических и неметаллических изделий, на втором и третьем выходах - соответственно двухразрядные двоичные цифровые коды 10 и 01 идентификации этих изделий. Визуальные сигналы контроля положения и идентификации этих изделий снимаются с соответствующих блоков индикации. Технический результат - расширение функциональных возможностей адаптивного датчика. 2 ил. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может использоваться в структуре различных датчиковых систем, в которых используются резистивные сенсоры, изменяющие свое сопротивление под физическим воздействием окружающей среды (давление, деформация, свет, температура, радиация, состав различных газов, влажность и т.п.). Устройство содержит измерительный мост, первый (1) вывод диагонали питания которого подключен к первой (2) шине источника питания, второй (3) вывод диагонали питания соединен со второй (4) общей шиной источника питания, а первый (5) и второй (6) выходы измерительной диагонали соединены со входами первого (7) дифференциального инструментального усилителя (ДИУ), первый (8) резистивный сенсор, включенный между первым (5) выходом измерительной диагонали и первым (1) выводом диагонали питания, второй (9) резистивный сенсор, включенный между первым (5) выходом измерительной диагонали и вторым (3) выводом диагонали питания, третий (10) резистивный сенсор, включенный между вторым (6) выходом измерительной диагонали и первым (1) выводом диагонали питания, четвертый (11) резистивный сенсор, включенный между вторым (6) выходом измерительной диагонали и вторым (3) выводом диагонали питания, первый (12) и второй (13) вспомогательные резисторы, включенные последовательно между выходом (14) ДИУ (7) и неинвертирующим входом вспомогательного ОУ (15), инвертирующий вход которого связан с выходом (16) данного вспомогательного ОУ (15), первый (17) корректирующий конденсатор, включенный между общим узлом (18) первого (12) и второго (13) вспомогательных резисторов и выходом (16) вспомогательного ОУ (15), второй (19) корректирующий конденсатор, включенный между неинвертирующим входом вспомогательного ОУ (15) и второй (4) общей шиной источника питания, первый (20) АЦП, вход которого соединен с выходом (16) вспомогательного ОУ (15). В схему введен дополнительный ДИУ (21), выход которого (22) подключен ко входу второго (23) АЦП, первый (24) вход дополнительного ДИУ (21) подключен к общему узлу (18) первого (12) и второго (13) вспомогательных резисторов, а второй (25) вход дополнительного ДИУ (21) подключен к неинвертирующему входу вспомогательного ОУ (15). Технический результат заключается в возможности формирования не только цифрового эквивалента входной измеряемой величины (x), но и цифрового эквивалента ее первой производной (), а также получение цифрового значения температуры сенсоров. 2 з.п. ф-лы, 17 ил.
Наверх