Устройство для измерения параметров вибрации

 

t т. =,, т,;.1

В. Д. Волков, Л. Г. Гольденберг и А. И. Куцо ский (72) Авторы изобретения

Воронежский инженерно-строительный институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ

Изобретение относится к измерителям параметров вибрации, а именно к устройствам для измерения амплитуд= ных значений виброскорости и виброперемещения.

Известно устройство для измерения параметров вибрации, содержащее соединенные последовательно вибродатчик, амплитудный детектор и интегрирующий усилитель (13.

Недостатком такого устройства яв- ляется низкая производительность измерений, обусловленная тем, что при, изменении амплитуды или частоты измеряемых колебаний сигнал на выходе устройства, пропорциональный амплитудному значению виброперемещения устанавливается через время, Равное нескольким периодам измеряемого.сигн ала (2).

Целью изобретения является повышение производительности измерений.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения параметров вибрации, содержащее соединен ные последователь о вибродатчик, амплитудный детектор. и интегрирующий

5 усилитель, снабжено двумя формиро" вателями импульсов, элементом ЗАПРЕТ,. связанным с его выходом управляющим входом и подключенным параллельно к интегрирующему усилителю разрядным ключом, двумя ключами и двумя блоками памяти, вход первого формирователя импульсов соединен с выходом вибродатчика, первый выход — с первым, входом элемента ЗАПРЕТ, вто15 рым входом амплитудного детектора и управляющим входом первого ключа, ° второй выход — со вторым входом элемента ЗАПРЕТ и через второй формирователь импульсов - с управляюцим входом второго ключа, сигнальный вход последнего соединен с выходом амплитудного детектора, выход — со входом второго блока памяти, вход

3 949344 первого блока памяти связан с выходом первого ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом интегрирующего усилителя.

Кроме того, амплитудный детектор выполнен из диода, подключенного к

et o ка" îäó конденсатора, и подключенного параллельно последнему второго разрядного ключа, управляющий вход которого и анод диода представ- В ляют собой соответственно второй и первый входы амплитудного детектора„ катод диода — выход амплитудного детектора, а второй выход конденсато" ра заземлен, 15

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит соединенные последовательно вибродатчик 1, амплитудный детектор 2 и интегрирующий усилитель 3, два формирователя 4 и 5 импульсов, элемент 6 ЗАПРЕТ, свя- занный с его выходом управляющим входом и подключенный параллельно к интегрирующему усилителю 3 разрядный ключ 7, два ключа 8 и 9 и два блока 10 и 11 памяти, вход первого формирователя 4 импульсов соединен с выходом вибродатчика 1, первый выход — с первым входом элемента 6

ЗАПРЕТ, вторым входом амплитудного детектора 2 и управляющим входом первого ключа 8, второй выход - со вто35 рым входом элемента 6 ЗАПРЕТ и через второй формирователь 5 импульсов с управляющим входом второго ключа 9, сигнальный вход последнего соединен

40 с выходом амплитудного детектора 2, выход - со входом второго блока 11 памяти, вход первого блока 10 памяти связан с выходом первого ключа

8, сигнальный вход которого соеди45 нен с выходом интегрирующего усилителя

Амплитудный детектор 2 выполнен из диода 12, подключенного к его ка" тоду конденсатора 13 и подключенного параллельно последнему второго разрядного ключа 14, управляющий вход которого и анод диода 12 представляют собой соответственно второй и первый входы детектора 2, катод диода— выход детектора 2, а второй вывод конденсатора 13 заземлен.

Устройство работает следующим образом.

Механические колебания Х изменяющиеся, например,по гармоническому закону

Х = A-sinmt, где А - амплитуда виброперемещений; ю — частота колебаний; преобразуются в электрический сигнал вибродатчиком 1, на выходе которого формируется напряжение U пропорциональное виброскорости измеряемых колебаний. Напряжение поступает на первый вход амплитудного детектора 2, где через диод 12 заряжает конденсатор 13 до амплитудного значения напряжения 0„(кривая Ug). Таким образом, на выходе амплитудного детектора

2 формируется напряжение, уровень которого к концу интервала положительности напряжения U равен Ах,т;е.амплитудному значению этого напряжения.

Напряжение U поступает также на вход первого формирователя 4 импульсов, на первом выходе которого формируется напряжение U s виде пос- ледовательности прямоугольных импульсов заданной длительности передние фронты которых совпадают с началами интервалов положительности напряжения U а на втором выходе — напряжение U@ в виде последовательности прямоугольных импульсов, длительности которых равны длительностям ин-. тервалов положительности напряже-. ния 0.1.

Напряжение U поступает на первый, а напряжение Ug — на второй входы элемента 6 ЗАПРЕТ, на выходе которого формируется напряжение фв виде последовательности прямоугольных импульсов, передние фронты которых совпадают с задними фронтами импульсов U, а задние фронты - с задними фронтами импульсов 04..

Импульсы U> поступают на управляющий вход первого разрядного ключа 7, подключенного параллельно интегрирующему усилителю 3, на вход последнего поступает напряжение U с выхода амплитудного детектора 2. Импульсы

Ц включают первый разрядный клич 7, который шунтирует интегрирующий усилитель 3 и на интервале действия импульсов 0 напряжение U на выходе интегрирующего усилителя 3 равно нулю независимо от уровня напряжения 0

В моменты окончания импульсов

U<(x,å. в моменты окончания интервалов положительности напряжения U„) 949344 6 первый разрядный ключ 7 выключается и напряжение U6 линейно нарастает во времени со скоростью, пропорциональ" ной напряжению U, т.е. со скоростью, пропорциональной амплитудному значению напряжения 01. К моментам начал интервалов положительности напряжения 01 уровень напряжения 0< достигает значения

Щ ТЙ

0 =1< U c34=4 АсоН = Aiva

%Т

t0 а О

« уа71

I1 M

= — 4ш=КэА

15 где k - -коэффициент передачи интегрирующего усилителя

Т вЂ” период колебаний; т.е. пропорционален амплитуде виброперемещения. 26

На сигнальный вход первого ключа

8 поступает напряжение 0ь с выхода интегрирующего усилителя 3, а на управляющий вход - импульсы 0 с первого выхода первого формирователя 4 25 импульсов. Импульсы U поступают также на второй вход амплитудного детектора 2, включая второй разрядный ключ 14, который шунтирует конденсатор 13, подготавливая амплитуд- зо ный детектор 2 к измерению на следующем интервале положительности напряжения 0,1. Напряжение U становится равным нулю, а напряжение U< на выходе интегрирующего усилителя 3 пере-з

35 стает изменяться, оставаясь равным достигаемому к началу действия ймпульсов U (т.е. к началу интервалов положительности напряжения 01) значению, пропорциональному амплитуде виб- ропереяещения. Импульсы 0> включают первый ключ 8 и на вход первого запоминающего блока 10 поступает напряжение U> в виде последовательности

:импульсов, длительности которых рав45 ны длительностям импульсов Ug, а уровни — значениям напряжения 06 до.стигнутым к началам последующих интервалов положительности напряжения

Q< „ т.е. уровни импульсов 0 npol Ю порциональны амплитудам напряжения

0„ на каждом интервале его положительности. Первый запоминающий блок 10 фиксирует импульсы 0 и íà его вы1 ходе формируется ступенчатое напря55 жение 08, уровень которого на каждом периоде изменения напряжения 0 про1 порционален амплитуде вибропереяещения.

На сигнальный вход второго ключа

9 поступает напряжение Ug с выхода амплитудного детектора 2, а на управляющий вход - напряжение Ug c выхода второго формирователя 5 импульсов, на вход которого поступают импульсы 0 со второго выхода первого формирователя 4 импульсов. Напряжение U9 имеет вид последовательности прямоугольных импульсов заданной длительности, передние фронты которых совпадают с задними, фронтами импульсов 0, т.е. с концами интервалов положительности напряжения 01, Импульсы U включают второй ключ 9 и на вход второго запоминающего блока 11 поступает напряжение

0 в виде последовательности импульсов, длительности которых равны длительностям импульсов Ug а уровни значениям напряжения 02 на интервале действия импульсов Ug, т.е. равны амплитудным значениям напряжения 0

1Ô пропорциональным амплитудным значениям виброскорости, Второй запоминающий блок 11 фиксирует импульсы

U< и на его выходе формируется ступенчатое напряжение U11, уровни которого на каждом периоде изменения напряжечия 01, пропорциональны амплитуде виброскорости.

Высокая производительность измерений позволяет использовать предлагаемое устройство при измерении быст роизменяющихся по частоте и амплитуде колебаний, а также в качестве датчика амплитудных значений виброскорости и виброперемещения.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения параметров вибрации, содержащее соединенные последовательно вибродатчик, амплитудный детектор и интегрирующий усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерений, оно снабжено двумя формирователями импульсов, элементом ЗАПРЕТ, связанным с его выходом управляющим входом и подключенным параллельно к интегрирую— щему усилителю разрядным ключом, двумя ключами и двумя блоками па" мяти, вход первого формирователя импульсов соединен с выходом вибродатчика, первый выход - с первым входом элемента ЗАПРЕТ, вторым входом амплитудного детектора и управляющим входом первого ключа, второй

949344 выход - со вторым входом элемента

ЗАПРЕТ и через второй формирователь импульсов - с управляющим входом второго ключа, сигнальный вход последнего соединен с выходом амплитудного детектора, выход " со входом второго блока памяти, вход первого блока па" мяти связан с выходом первого ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом интегрирующего усилителя.

2. Устройство по п.l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что амплитудный детектор выполнен из диода, подключенного к его катоду конденсатора,и подключенного параллельно последнему второго разрядного ключа, управляющий вход которого и анод диода

\ представляют собой соответственно второй и первый входы амплитудного детектора, катод диода - выход амплитудного детектора, а второй выход конденсатора заземлен.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 291105, кл. G 01 H 1/06, 1965(прототип).

2. Гинсбург С. Г. Методы решения

t5 задач по переходным процессам в электрических цепях. М., "Советское радио", 1956, с. 62-64, 38-40.