Устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний Советский патент 1984 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения па:раметров поперечных составляющих механических колебаний объектов, например виброустановок, и может найти применение при испытаниях на вибрацию.

Известно устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляю1циа колебаний, содержащее каналы измерения кототонент вибрации по основному и двум ортогональным направлениям, каждый из,.которых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и индикатор.

Один вибропреобразователь преобразует в электрический сигнал колебания объекта в основном (рабочем) направлении, например вертикальном (по оси 2) , а два других - поперечные составляющие колебаний в плоскости, перпендикулярной основнс у направлению колебаний, по двум взаимно перпендикулярным направлениям оси X и Y. Каждый вибропреобразователь подключается через согласующий усилитель ко входу индикатора (вольтметра }. По результатам измерений составляющих колебаний по трем взаимно перпендикулярным направлениям рассчитывается с помсадью вычислителя относительный коэффициент поперечных составляющих колебаний Кр, ис ходя из соотношения

.

и

X Y

100 %

Кп-и.

де и.

,и,

напряжения, пропорциональные значению параметра вибрации по поперечным взаимно перпендикуляршом направлениям (осям X и Y,

U, напряжение, пропорциональное значению параметра вибрации в основном направлении (осн Z,

В качестве вычислителя применяются различные средства для выполнения математических операций по приведенному соотношению flj.

Однако известное устройство обладает повышенной погрешностью определения значений Kj при снижении уровня выходного сигнала по каналу 2 и значительным изменением погрешности при переключении пределов измерения вольтметра, соизмеришлм со значением искомого коэффициента. Креме того, устройство вносит дополнительную погрешность определения К в случаях, когда колеблющаяся точка объекта имеет в плоскости X - Y траекторию,

отличную от прямой. Так, для круговой траектории, когда фазовый сдвиг между составляющими по осям X и Y равен 90°, погреш.ность достигает 41%

Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента Кр.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний, содержащее каналы измерения компонент вибрации по основному и двум ортогональ ным направлениям, каждый из котогжгх состоит из последовательно соединенных вибропр еобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и вольтметр, вычислитель выполнен в виде подключенного к усилитегао основного канала первого аналогового делителя, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход - к управляющим входам согласующих усилителей двух других канаипЬв, подключенных к последним, двух квадраторов, соединенных последовательно с их выходами вычислителя модуля, второго аналог:ового делителя, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя основного канала, третьего аналогового делителя, выходом подключенного к вольтметру, а вторым входом - к выходу первого аналогового делителя.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для оттределения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний содержит три канала измерения кс тонент вибрации по основному 2 и двум ортогональным направлениям X и Y , каждвлй из которых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя 1 (Х ), 2 (Y| и 3 (Z/ , согласующего усилителя 4 и 5 с регулируекялми коэффициентами передачи и согласующего усилителя б основного канала Z подключенного к их выходам вычислителя, выполненного в подключенного к усилителю 6 основного канала первого аналогового делителя 7, второй вход которого подключел к источ|шку (ме показан)/ опорного напряжения, .выход .усилителя б подкзк чен к управляющим входам согласующих усилителей 4 и 5 каналов X и Y соединенные с выходами согласующих усилителей 4 и 5 квадфаторы 8 и 9, последовательно соединенные с их выходами вычислитель 10 модуля, второй аналоговый делитель 11, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя 6 основного канала, третий аналоговый делитель 12 выходом подключенный к вольтметру

13, а вторым входом - к выходу первого аналогового делителя 7. Вычислитель 10 модуля включает суммирующую схему 14, аналоговый сумматор 15, операционный усилитель 16 и цеп 17 обратной связи.

Устройство работает следующим образом.

На вибрирующем объекте (например виброустановке) устанавливаются три вибропреобразователя, направления основной чувствительности которых располагаются по взаимно перпендикулярным осям. Вибропреобразователь 3 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный параметру колебания в основнсм направлении, а вибропреобразователи 1 и 2 - в поперечных направлениях. Напряжение, вырабатываемое вибропреобразователем 3, усиливается в согласующем усилителе 6 до значения

гдеи Bj й,

К, - коэффициент передачи усилителя б, В - коэффициент преобразования

вибропреобразователя 3, И- - амплитуда вибрации {виброперемещение, виброскорость или виброускорение) в оснонся«1 направлении.

Напряжение U, поступает на вход первого аналогового делителя 7, на второй вход которого поступает постоянное напряжение , а на выходе аналогового делителя 7 образуется

, , где Uo - понапряжение и .. Я

стоянное напряжение, значение которого равно максимально возможному напряжению U,, . Напряжения с вибропреобразователей 1 и 2 равны Uy В С( и Их,, . Элементы схемы выбираются таким образом, чтобы В В... Тогда , . Напряжение вибропреобразователей 1 и 2 поступает на входы согласующих усилителей 4 и 5 с регулируемым коэффициентом передачи, на вторые входы которых поступает напря ение UQ с выхода аналогового делителя 7. Коэффициенты передачи усилителей 4 и 5 выбраны таким обраи

эом, чтобы при и 1 было

т-и

. При этом напряжение на выходах усилителей 4 и 5 равно

,KlB«,Uoir , соответственно. Напряжения U и 0л поступают на аналоговые умножители (квадраторы 8 и 9, выходы которых соединены с входами суммирующей схемы извлечения квадратного корня вычислителя 10 модуля, включающего аналоговый сумматор и операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен аналоговый умножитель, работающий в режиме возведения в квадрат (позицией на чертеже не показан). Таким образом, на выходе схемы вычислителя 10 модуля вырабатывается напряжение

5 рое поступает на вход второго аналогового делителя 11, на второй вход которого поступает напряжение с выхода согласующего усилителя 6 основного канала, на выходе делителя 11

0 вырабатывается напряжение,-,

,„ 4 EL

-, /Х г

При уменьшении о( , что приводит к 5 уменьшению и сху увеличивается Un, т.е. и.- поддерживается постоян-ным в широких пределах измерений параметра вибрации по основнсму направлению колебаний. На выходе анало0 гового делителя .12 вырабатывается

U

X°Y т.е. Ugy, напряжение ,, | у

и

вых о

«

не зависит от К

В. Напряжение

UQ. и

5 Uei.1 измеряется вол)Тметром 13, ыкавыхла которого проградуирована в з.на. чениях коэффициента Кр поперечной составляющей колебаний (в процентах). Так как устройство вычисляет модуль

0 мгновенных значений напряжений,пропорциональных векторам вибрации в поперечных направлениях, то отсутствует дополнительная погрешность, .вносимая за счет сдвига фазы между

j. векторами вибрации в направлениях X и V .

Использование предлагаемого устройства позволяет снизить погрешности определения коэффициента К, возникаюсдае за счет изменения значений

составляющей колебаний по основному направлению, а также за счет изменения неучитываемого сдвига фазы между поперечными составляющими векторов по осям X и .у f при этом значительно

5 снижается трудоемкость и облегчается прсадедура определения коэффициента К„.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОПЕРЕЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащее каналы измерения компонент вибрации по ocHOBHOt.iy и двум ортогональным Направлениям, каждый из ко торых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и вольтметр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, вычислитель выполнен в виде подключенного к усилителю основного канала первого аналогового делителя, второй вход которого подключен к ис.точнику опорного напряжения, а выход - к управляюйщм входам согласующих усилителей двух других каналов, подключенных к последним, двух квадраторов, соединенных последовательно с их выходами вычислителя модуля, второго аналогового делителя, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя основного канала, третьего аналогового делителя, выходом подключенного к вольтметру, а вторым входом - к выходу первого j (Л аналогового делителя. оо о о ел