Преобразователь перемещений объектав электрический сигнал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<о815522 (61) Дополнительное к авт. саид-ву—

Р1 М 3

6 01 Н 13/00//

G 08 С 9/06 (22) Заявлено 280478 (2132612986/18-28 с присоединением заявки Ио—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Чриоритет—

Опубликовако 230381.Бюллетень ЙЯ 11

Дата опубликования описания 250381

II$3) УД3(531. 781 (088.8) Р23 Автор изобретения

В. Г. Рыгалин (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ OBBEKTA

В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и контроля перемещений, а именно к преоб- разователям перемещений объекта в электрический сигнал с индикацией механических резонансов.

Известно устройство для преобразования перемещений объекта в электрический сигнал, содержащее источник оптического излучения и позиционночувствительиый фотопрнемник, подключенный к блоку обработки сигнала $1)..Недостаток этого устройства состоит в невозможности преобразования 15 перемещений объекта при высокодобротных резонансах, когда отраженный от исследуемого объекта луч выходит за пределы чувствительной поверхности позиционно-чувствительного фотоприем- 2О ника.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь перемещений объекта в электрический сигнал, содержащий дат- 25 чик виброперемещения, блок управления Объектом и соединенный с ним блок выделения сигнала рассогласования, и блок измерения амплитуды и частоОднако известному устройству прису-. щи недостаточно высокая точность измерения перемещений и надежность контроля при высокодобротных, в том числе параметрических, резонансных эффектах и невозможность точного определения частоты резонанса. Например, при параметрических резонансах максимумы резонансных кривых вообще находятся,в области комбинационных частот и контролировать их с помощью известных устройств практически невозможно.

Кроме того при параметрическом резонансе на разностной частоте амплитуда может быть оченв большой и может привести к неустойчивости в механической системе, что вызывает изменение в режиме работы из-за неустановившихся переходных процессов после прохождения резонанса. Поэтому наряду с определением резонансных частот необходимо исключить неустойчивость механической системы за счет автоматического включения обратной связи. Известное устройство не позволяет уменьшить влияние высокодобротных параметрических резонансов и имеет достаточно высокую погрешность при наличии линейных резонансов.

815522

Цель изобретения — повышение точности измерения перемещений при низко добротных резонансах объекта и исключение неустойчивости при высокодобротных резонансах.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь перемещений в электрический сигнал снабжен измерителем скорости изменения огибающей резонансной кривой и двумя ключами, один вход первого ключа соединен с первым выходом датчика виброперемещения, а другой — с выходом измерителя скорости изменения огибающей резонансной кривой, выход первого ключа и второй выход датчика виброперемещения -подключены к соответствующим входам второго ключа, выход которого соединен с входом бЛока измерения амплитуды и частоты и с входом блока выделения сигнала рассогласоеания. 20

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Преобразователь перемещений объекта в электрический сигнал содержит датчик 1 виброперемещения, измеритель ру

2 скорости изменения огибающей резонансной кривой, первый ключ 3, второй ключ 4, блок 5 выделения сигнала рассогласования, блок 6 измерения амплитуды и частоты, блок 7 управления объектом 8.

Датчик 1 виброперемещения может быть выполнен в виде источника излучения и фотоприемника, а измеритель

2 скорости изменения огибающей резонансной кривой может быть выполнен в виде оптического измерителя скорости .на эффекте Допплера. При таком выполнении датчика виброперемещения и измерителя скорости на исследуемый объект наносится отражающая поверх- 40 ность, на которую направляют луч источника излучения, например оптического квантового генератора. Отраженный луч несет информацию о движении объекта 8. Объект 8 совершает колебательное движение эа счет воздействия на него знакопеременной силы, на пример от вибратора (на чертеже не показан).

Внбратор возбуждается от блока 7 управления, который соединен с блоком 5 выделения сигнала рассогласования с помощью которого предотвра) щаются неустойчивость механической система объекта при параметрических резонансах и переходные процессы.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении объекта., подвергаемого воздействию внешней знакопеременной силы от вибратора на частотах, 40 далеких от собственных резонансов отдельных элементов объекта 8, сигналы, снимаемые с датчика 1 виброперемещения и измерителя 2 скорости не открывают первый ключ 3. При этом, второй 4Я ключ 4 пропускает сигнал от датчика

1 виброперемещения к блоку 6 измерения амплитуды и частоты, который Фиксирует текущие значения этих параметров. Поскольку этот сигнал меньше уровня, устанавливаемого в блоке 5 выделения сигнала рассогласования, обратная связь разомкнута, он не воздействует на блок 7 управления, который обеспечивает заданный режим знакопеременной силы, воздействующей на объект 8.

При наличии в объекте 8 нелинейных механических связей между отдельными элементами в нем возникают резонансные эффекты. При этом наиболее часто возникают линейные резонансы, а также параметрические резонансы на Комбинационных частотах

f + - Ь.Ь6 + fiHeulH где f g — частота возбуждения вибратора, задаваемая блоком 7 управления;

fSHew — частота BHeIQHeA возбуждающей силы.

При приближении к резонансу сигнал с датчика 1 виброперемещения возрастает и второй ключ 4 насыщается и запирается. Прн резонансе напряжение сигнала, снимаемого с датчика 1 виброперемещения становится максимальным, а напряжение сигнала, снимаемого с измерителя 2 скорости изменения огибающЕЙ резонансной кривой — равный нулю. Эти сигналы поступают на входы первого ключа 3 и открывают его. В этот момент. второй ключ 4 открывается и на блок 6 измерения амплитуды .и частоты поступает сигнал с датчика 1 виброперемещения. Блок 6 регистрирует амплитуду и частоту сигнала точно в момент резонанса.

Если в объекте 8 возник линейный резонанс или параметрический резонанс на суммарной частоте f,,то этот сигнал ниже уровня установки блока 5 выделения сигнала рассогласования, так как эти резонансы имеют невысокую добротность и не приводят к неустойчивости механической систеьы объекта

8. Эти резонансы регистрируются блоком 6, но обратная связь разомкнута и сигнаЛ с блока 5 выделения сигнала рассогласования отсутствует.

Блок 7 управления по-прежнему обеспечивает заданный режим энакопеременной силы, воздействующей на объект .8.

Если же в механической системе объекта 8 возник параметрический резонанс на разностной частоте f, то механическая система объекта, склонная к самовозбуждению теряет устойчивость. Однако при этом сигнал с выхода первого ключа 3 возрастает настолько, что превышает уровень уставки блока 5 выделения сигнала

815522

Формула изобретения

Составитель A. Чистяков

Редактор О. Малец Техред Е.Гаврилешко Корректор С. Шомак

Заказ 1019/68

Тирам 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рассогласования, на выходе которого появляется сигнал рассогласования, действующий на блок 7 управления таким образом, что он снижает уровень возбуждения силы, действукщей на объект 8, в результате чего в механической системе объекта 8 исключается зона неустойчивости. После прохождения зоны резонанса обратная связь разрывается и устройство переводится в нормальный режим работы.

Использование предлагаемого устрой-: ства не позволяет дорогостоящему объ-: екту контроля разрушится при воздействии параметрических колебаний, превыаающих заданный уровень. 5

Преобразователь перемещений объ- 3Q екта в электрический сигнал, содержащий датчик виброперемещения, блок управления объектом, н соединенный с ним блок выделения сигнала рассогласования и блок .измерения амплитуды д и частоты, отличающийся тем, что, с целью повьыения точности измерения перемещений при низкодобротных резонансах объекта и исключения неустойчивости при высокодобротных резонансах он снабжен измерителем скорости измерения огибающей резонансной кривой и двумя.ключами, одгн вход первого ключа соединен с первым выходом датчика виброперемещения, а другой - с выходом измерителя скорости изменения огибающей резонансной кривой, выход первого ключа и второй выход датчика виброперемещения подключены к соответствующим входам второго ключа, выход которого соединен с входом блока измерения амплитуды и частоты и с входом блока выделения сигнала рассогласования.

Источники информации,: принятые во внимание при экспертиза

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 297062, кл. G 08 С 9/06, 1969.

2. Рыгалин В. Г. и др. О применении лазерных установок для выявления механических резонансов и стабилизации параметров вибрации на заданном уровне. - "Измерительная техника", 9 5, 1975, с. 54-55 (прототип).