Устройство для измерения зазорови вибраций

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублин

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ %ТВЛЬСТВУ

<111 81 7597 (61} Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 03. 05. 79 (21} 27б3956/18-21 с присоединением заявки Нов (51)М. Кл.з

G 01 R 19/04

G 01 В 7/14

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий.(23) Приоритет—

Опубликовано 300381. Бюллетень М12 (53) УДК 621.317.7

{088. 8) Дате опубликования описания 30.0381. (72) Авторы изобретения

:ОЗЯ.» (.

В. И. Беляков, Н. А. Кшнякин и A В. Полулех."1Л -H7»»1-

Куйбьиаевский ордена Трудового Красного Зн менивл6ЛЦ07, !. авиационный институт им.акад. С.П.Королев (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАЗОРОВ "И ВИБРАЦИЙ

Изобретение относится к электро= измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений и вибраций электропроводящих объектов без механического контакта с ними.

Известно JjcTpoAcTBo для измерения зазоров между вихретоковыми преобразователем и электропроводящим объектом. Измерительное устройство вклю30 чает в себя генератор, который содержит резонансный контур, образованный конденсатором н катушкой вихретоко- вого преобразователя. Для получения линейной зависимости выходного на- 15 пряжения от измеряемого зазора применяется линеаризующая схема, чувствительная к изменению амплитуды напряжения генератора при изменении зазора и построенная иа основе полупро- 20 водниковых диодов (1).

Недостатком известного устройства является. низкая точность измерения, обусловленная нестабильностью вольт-. амперных хАрактеристик полупровод- 25 никовых диодов линеаризующей схемы. Известно также устройство для измерения расстояний между датчиком и контролируемым объектом. Устройство ,состоит из генератора, содержащего 30 ряд, резонансных контуров, параметрического вихретокового преобразователя, включенного в колебательный контур, и дифференциального усилителя напряжения на двух транзисторах со стабилизатором тока. Включение вихретокового преобразователя осуществляется таким образом, что потери мощности в резонансной схеме пропорциональны эффективному последовательному ее сопротивлению. При .этом амплитуда колебания тока в резонансной схеме изменяется обратно пропорционально по отношению к эффективному последовательному сопротивлению, благодаря чему достигается линейная зависимость выходного напряжения устройства от контролируемого зазора (2 ).

Недостатком устройства является зависимость параметров резонансных контуров от изменения параметров окружающей среды (главным образом температуры), что понижает точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, включающее в себя генератор синусоидальных колебаний, вих-. ретоковый преобразователь и электрон817597 ную схему, состоящую из двух каналовканала измерения вибропроцессов и канала абсолютного зазора.

Канал абсолютного зазора включает в себя компенсатор переменного тока, усилитель, детектор, фильтр нижних частот и стрелочный индикатор. Для получения линейной зависимости выходного напряжения в канал абсолютного зазора входит .также линеаризующая цепь, действие которой основано на нелинейности начального участка вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов. Канал измерения вибропроцессов состоит иэ компенсаторов переменного тока, полосового усилителя с регулируемым коэф- 15 фициентом усиления, детектора, фильтра нижних частот и осциллографа.

Причем для обеспечения постоянства чувствительности устройства к вибрациям при изменении абсолютного зазо- 2О ра изменяется коэффициент усиления полосового усилителя в зависимости от изменения напряжения на выходе канала абсолютного зазора (3 ).

Недостатком устройства является недостаточная точность измерения, обусловленная использованием в линеариэующей цепи полупроводниковых. элементов.

Цель изобретения — повышение точности измерения, обеспечение возможности представления результатов измерения в цифровой форме.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения зазоров и вибраций, содержащее по- З5 следовательно соединенные генератор высокой частоты, вихретоковый преобразователь и детектор, дополнительно введены два диода и два накопительных конденсатоРа, разрядный резис- 4Q тор, два управляемых ключа, логическая ячейка, формирователь прямоугольных импульсов, счетчик, формирователь задержанного импульса, компаратор, причем выход детектора соединен с + 45 первым накопительным конденсатором через диод, с другим накопительным конденсатором через последовательно соединенные первый управляемый ключ и второй. диод, а также с логической ячейкой, накопительные конденсаторы подключены ко входам компаратора, разрядный резистор подключен к первому накопительному конденсатору с помощью другого управляемого ключа, вход формирователя прямоугольных .55 импульсов соединен с выходом вихретокового .преобразователя, а выход— со счетным входом счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом логической ячейки, выход счетчика соединен с управляющим входом первого управляемого ключа и с формирователем задержанного импульса, выход которого подключен к управляюще(му входу другого управляемого ключа.

На чертеже представлена структурная схема прибора.

В устройстве выход генератора 1 высокой частоты соединен с вихретоковым преобразователем 2, выход которого соединен со входом детектора 3, выход детектора 3 подключен через диод 9 к накопительному конденсатору 11, к точке соединения диода

9 и накопительного конденсатора 11 подключен разрядный резистор 13 и один вход компаратора 4, второй вывод резистора 13 подключен к ключу 14, к выходу детектора подключен также через ключ 15 и диод 10.другой запоминающий конденсатор 12 и второй вход компаратора 4. К выходу детектора 3 подключен также вход логической ячейки 5, выход которой подключен к управляющему входу счетчиков, счетный вход счетчика б соединен с выходом формирователя 7 прямоугольных импульсов, вход которого соединен с входом детектора 3, выход счетчика б подключен к управляющему входу ключа 15 и к входу формирователя 8 задержанного импульса, выход последнего соединен с управляющим входом ключа 14.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

С генератора 1 высокой частоты напряжение поступает на вихретоковый преобразователь 2, параметры которого функционально связаны с зазором между вихретоковым преобразователем

2 и объектом контроля. В результате вибросмещений объекта контроля высокоЧастотное напряжение на вихретоковом преобразователе оказывается модулированным. Это модулированное напряжение детектируется детектором 3 и через диод 9 поступает на запоминающий конденсатор 11, который заряжается до напряжения U< = U (ãäå U>максимальное значение модулйрующего напряжения). При этом на выходе компаратора формируется передний фронт выходного импульса. Огибающая, соответствующая вибросмещениям контролируемого объекта с выхода детектора

3 поступает также на вход логической ячейки 5, где происходит выделение минимального значения огибающей. В момент времени, соответствующий минимальному значению огибающей, на выходе логической ячейки 5 появляется импульс, который поступает на управляющий вход счетчика б, на счетный вход которого с выхода формирователя 7 прямоугольных импульсов поступают прямоугольные импульсы, сформированные из высокочастотного на Ряжения на выходе вихретокового преобразователя 2. В момент прихода на управляющий вход счетчика 6 импульса с логической- ячейки -5 на его выходе появляемся импульс, который

817597

ВНИИПИ Заказ 1338/59 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.Ужгород,ул.Проектная,4 поступает на управляющий вход ключа 2 и формирователь 8 задержанного импульса. Ключ 15 замыкается и запоминающий конденсатор 12 заряжается до значения U = U f (где 2 †pac Я М стояние между объектом контроля и вихретоковым преобразователем 2). В . формирователе 8 задержанного импульса происходит формирование импульса, задержанного относительно входного на время заряда конденсатора 12.

Этот импульс поступает на управляющий вход ключа 14, который подключа; ет к запоьИ нающему конденсатору 11 разрядный резистор 13, при этом конденсатор начнет разряжаться. В момент равенства 0 = U<< на выходе ком- 15 паратора формируется задний фронт импульса. Поскольку разряд конденсатора 11 происходит по закону U<< -=

- я„,с„, =0 Е,где д - длительность импульса на выходе компаратора, то в мо -Л). с мент равенства U<< = 0 U (мц поэтому ай=К„э С„Z. Таким образом, длительность импульса на выходе компаратора 4 линейно связана с величиной 2.

Использование в предлагаемом устройстве измерения вибросмещений и .зазора двух запоминающих конденсато- 30 ров, включенных на вход компаратора и снабженных цепями заряда и разряда, позволяет улучшить линейность выходной характеристики прибора и получить на выходе компаратора им- 35 пульс, длительность которого пропорциональна расстоянию между объектом контроля и вихретоковым преобразователем, что позволяет применить устройство в системах автоматического 4О контроля.

Формула изобретения

Устройство для измерения зазоров и вибраций, содержащее последовательно соединенные генератор высокой частоты, вихретоковый преобразователь и детектор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно введены два диода и два накопительных конденсатора, разрядный резистор, два управляемых ключа, логическая ячейка, формирователь прямоугольных импульсов, счетчик, формирователь задержанного импульса, компаратор, причем выход детектора соединен с первым накопительным конденсатором через диод, с другим накопительным конденсатором через последовательно соединенные первый управляемый ключ, и второй диод, а также с логической ячейкой, накопительные конденсаторы подключены ко входам компаратора, разрядный резистор подключен к первому накопительному конденсатору. с помощью другого управляемого ключа, вход формирователя прямоугольных импульсов соединен с выходом вихретокового преобразователя, а выход— со счетным входом счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом логической ячейки, выход счетчика соединен с управляющим входом первого управляемого ключа и с формирователем задержанного импульса, выход которого подключен к управляющему входу другого управляемого ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент, США Р 4000459,кл.324-40, .1976.

2. Патент США Р 4001818,кл.331-65, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

376667,кл. С 01 R 19/04, 1972.

У Д1