Электроемкостной датчик дляизмерения параметров вращениявала
О П И С А Н И Е (1ц794524
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву 662863 (22) Заявлено 14.11.78 (21) 2685426/18-10 с присоединением заявки № (51) М. Кл,з
G 01Р 3/481
Государстеенный комитет (23) Приоритет (53) УДК 531.77 (088.8) (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 по делам изобретений и открытий
° Р ;. "
Qp (72) Автор изобретения
К. А. Павлов (71) Заявитель Научно-исследовательский сектор Всесоюзного ордена проектно-изыскательского и научно-исследовательского
«Гидропроект» им. С. Я. Жука (54) ЗЛЕКТРОЕМКОСТНЪ|Й ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения параметров вращения вала (скорости, ускорений, биений и т. д.).
По основному авт. св. № 662863 известен s электроемкостной датчик для измерения параметров вращения вала, представляющий собой систему модулирующих элементов, выполненных в виде двухсторонних выступов, размещенных на закрепленном на 10 валу цилиндрическом основании и сопряженных с П-образными электродами рабочих обкладок, образующих вместе с модулирующими электродами трехэлектродный электроемкостной датчик. 15
Недостатком известного датчика является то, что проверка его метрологических параметров крайне затруднительна, а применительно. к гидроагрегатам, обладающим большими массами и непостоянством скорости вращения в эксплуатационных условиях, не поддающейся стабилизации, практически невозможна.
Цель .изобретения — повышение точности измерений.
Это достигается тем, что известный электроемкостной датчик снабжен вспомогательным электродом, размещенным по крайней мере на одной из рабочих обкладок датчика и сопряженным с дополнительным модулируюшим элементом.
Такое выполнение датчика позволяет определить истинную закономерность изменения скорости гидроагрегата по временным диаграммам, снятым для модулирующего элемента, спаренного с дополнительным модулирующим элементом, в режиме свободного торможения гидроагрегата, и сопоставить эту закономерность с закономерностью, снятой при помощи остальных модулирующих электродов, чтобы по отклонению этих закономерностей определить точность измерений, проводящихся при помощи данного датчика, сопряженного с массивным вращающимся телом, характерным примером которого является мощный гидроагрегат.
На фиг. 1 изображен датчик, общий вид (часть верхней обкладки показана с вырывом); на фиг. 2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие работу датчика в режиме поверки его метрологических характеристик.
На валу 1 датчика закреплено цилиндрическое основание 2, на котором размещены выполненная в виде двусторонних выступов система модулируюших электродов 3, сопряженная с рабочими обкладками 4, связанными между собой при помощи изоля794524
65 где
3 ционной прокладки 5 и снабженными выводами 6 для подключения к вторичной аппаратуре, реагирующей на изменение емкости датчика. Кроме системы основных модулнрующих электродов 3, расположенных по периферии основания 2, датчик снабжен вспомогательным съемным электродом 7, выполненным для надежности и удобства монтажа составным и сопряженным с дополнительными электродами 8 рабочих обкладок 4, а также размещенным симметрично относительно плоскости, проходящей через ось датчика и рабочих обкладок 4. Отверстия 9 служат для ввода рычажного ключа при монтаже.
При равномерно уменьшающейся скорости вращения вала вторичная аппаратура выделяет моменты достижения датчиком экстремального, например максимального, значения его емкости, представляет результаты измерений в виде последовательности импульсов, время между которыми равномерно увеличивается в соответствии с порядком их поступления.
При этом временная диаграмма а (см. фиг. 2) работы датчика, полученная с помощью аппаратуры, выделяющей моменты достижения датчиком максимальной емкости, определяет закономерность изменения скорости вала при торможении, в данном случае равномерно затухающей.
Поскольку скорость вала гидроагрегата равномерно затухает, то время между импульсами равномерно увеличивается за каждый оборот на заданную величину.
Для участка кривой выбега скорости, где выполняется условие п — 1 п+1 п где At — прирост времени между импульсами, с наибольшей точностью вычисляется коэффициент затухания скорости за один оборот и по нему строится распределение на временной оси импульсов, соответствующих прохождению остальных не снабженных вспомогательными электродами модулирующих электродов через полость рабочих обкладок. Распределение импульсов в этом случае, рассчитанное по коэффициенту затухания, полученному по результатам измерений, изображенным на диаграмме а, приведено на диаграмме б (см. фиг. 2) применительно к испытанию датчика, не имеющего метрологических дефектов, причем здесь рассмотрен случай пятиэлементной модулирующей системы, Если же в процессе изготовления или эксплуатации датчика условие идентичности геометрических параметров его модулирующих элементов не было выполнено, закон распределения выходных импульсов будет носить случайный характер и не будет соответствовать закону распределения импульсов, полученному при помощи сдвоенного модулируюшего электрода 7. При5
35 мер распределения выходных импульсов в данном случае изображен на диаграмме в (см. фиг. 2), а на диаграмме г отоажено истинное (пунктирная прямая) и измеренное (сплошная линия) изменение скорости гидроагрегата в рассмотренном случае.
Наиболее удобно для оценки метрологических параметров датчика использовать разностные величины между реально полученными временными промежутками времени, разделяющими импульсы, выдаваемые вторичной аппаратурой, и расчетными периодами времени, определяемыми в соответствии с вышеупоминавшейся закономерностью, для чего целесообразно использовать совмещенную диаграмму, на которой наносятся обе последовательности импульсов — расчетная и реально полученная, Участок такой совмещенной временной диаграммы д (см. фиг. 2) отображает временное распределение импульсов, полученное в результате эксперимента между моментами 4 и:t4, между которыми вал совершил полный оборот, причем импульсы, полученные при помощи сдвоенных элементов 7 выделены по высоте, остальные импульсы изображены сплошными линиями, а импульсы, соответствующие работе метрологически совершенного датчика и полученные расчетным путем, изображены штриховыми линиями.
Анализ этой диаграммы показывает, что модулирующий элемент, соответствующий моменту t, расположен по угловому расстоянию от реперного модулирующего элемента (сопряженного с элементом 7) на угол, меньший номинального, элемент, соответствующий моменту времени t >, — на угол, больший номинального, элемент, соответствующий моменту 1 з, выделенный штрих-пунктирной линией, не имеет метрологических дефектов и, наконец, элемент, соответствующий моменту t 4, так же, каки элемент, соответствующий моменту 1, смещен на угол, меньший номинального. Тогда относительная погрешность в результатах измерений, получаемых при помощи каждого из модулирующих элементов, может быть вычислена из выражения
Ь и л и
Ы„
t„— t„— истинный период вращения вала;
/„-- г„— разница между истинным периодом и измеренным с учетом знака.
Таким образом, результаты расчета и экспериментально получаемые результаты измерений позволяют произвести метрологическую оценку выполнения датчика, а также выявить изменение его метрологических параметров в ппоцегсе эксплуатации.
794524
Формула изобретения
Электроемкостный датчик для измерения параметров вращения вала по авт. свид, № 662863, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен вспомогательным электродом, размещенным по крайней мере на одной из рабочих обкладок датчика и сопряженным с дополнительным модулирующим элемен5 том.
794о24
t2 д
2 2
Фиг. 2
tZ tI г/
14 /4
Составитель А. Трегубов
Техред И. Пенчко Корректор О. Силуянова
Редактор Т. Клюкина
Заказ 2718/8 Изд. № 120 Тираж 915 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
UI 1 д- !11
1 !
t/! ! !!
1!
