Устройство для определения величины усилия сжатия Советский патент 1984 года по МПК G01B17/04 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок измерения частоты первого резонанса выполнен в виде последовательно соединенных детектора, фильтра, дифференциального звена, нуль-органа, триггера и подключенного управляющим входом ключа, информационный вход которого подключен к входу детектора, а выход ключа является выходом блока. .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ УСИЛИЯ СЖАТИЯ, содержащее управляемый по частоте генератор гармонического сигнала, подключенный к нему электроакустический излучатель, электроакустический приемник и подключенные к его выходу последовательно соединенные усилитель и схему измерения с индикатором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, схема измерения вьтолнена в виде включенных между усипителем и индикатором последовательно х;оединеннъ1х блока измерения частоты первого резонанса, преобразователя частота - напряжение и блока вычитания и подключенного к его второму входу источника опорного напряжения, а выход блока измерения частоты подключен ко входу i управления развёрткой частоты генератора. (Л 9д 00

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, при контроле ослаб ления сжатия шихтованных пакетов активной стали сердечника статора гидро- и турбогенераторов в процессе промьшшенной эксплуатации на электростанциях. Известно устройство для определения величины усилия сжатия, содержащее управляемый по частоте генератор гармонического сигнала, подключенньй к нему электроакустический излучатель, электроакустический приемник и подключенные к его выходу последовательно соединенные усилитель и схе му измерения с индикатором Q. Однако известное устройство не позволяет получить достаточно достоверную и точную величину усилия сжатия шихтованных пакетов из-за большо го затухания звуковых волн при прохождении через границы сталь-лак слоев пакета, при этом схема не позволяет достаточно точно фиксировать резонансную частоту. Целью изобретения является повышение точности определения усилия сжатия ишхтованных пакетов. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для определения величины усилия сжатия,.содержащем управляемый по частоте генератор гармонического сигнала, подключенный к нему электроакустический излучатель, электроакустический приемник и подключенные к его выходу последователь но соединенные усилитель и схему измерения с индикатором, последняя выполнена в виде включенных между усилителем и индикатором последовательно соединенных блока измерения частоты первого резонанса, преобразователя частота - напряжение и блока вычитания и подключенного к его второму входу источника опорного напря- жения, а выход блока измерения частоты подключен к входу управления разверткой частоты генератора.. При этом блок измерения частоты первого резонанса выполнен в виде последовательно соединенных детектора, фильтра, дифференцирующего звена, нуль-органа, триггера и подключенного управляющим входом ключа, информационный вход которого подключен к входу детектора, а выход ключа является выходом блока. На фиг. t представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема блока измерения частоты первого резонанса; на фиг. 3 - зависимость частоты первого резонанса от усилия сжатия пакета шихтованной стали. Существует однозначная связь между значением усилия сжатия и частотой ff: первого продольного резонанса шихтованного пакета, усилие сжатия которого требуется определить. При сборке сердечника электрической машины пакеты шихтованного железа поджимаются под воздействием пресса до нормативного давления (для сердечника статора гидрогенератора нормативное давление равно 12,5 кг/см). При усилии сжатия, равном нормативному, определяется частота первого продольного резонанса каждого Пакета сердечника в некоторых точках периметра его внешней окружности. При уменьшении усилиясжатия, происходящем по различным причинам, частота i его первого продольного резонанса уменьшается, а значению разности этой частоты с частотой f(, , измеренной при нормативном сжатии, соответствует определенному значению усилия сжатия пакета (фиг. 3). Устройство для определения величины усилия сжатия содержит управляемый по частоте генератор 1 гармонического сигнала, выход которого подключен к входу излучающего электроакустического преобразователя 2, в качестве которого может быть применен, например, пьезоакселерометр. Преобразователь 2 закреплен на торце шихтованного пакета 3 сердечника. Приемный электроакустический преобразователь 4 установлен на том же пакете с противоположной стороны пакета (на фиг. 1 показано пунктиром) или на том же торце, что и преобразователь 2. Выход приемного преобразователя 4 соединен с входом усилителя 5, к выходу которого подключен вход блока 6 измерения частоты первого резонатора. Этот блок может быть вьшолнен как показано на фиг. 2. Выход блока 6 соединен с входом управления { азверткой частоты генератора 1 и входом преобразователя 7 частота - напряжение. Выход последнего соединен с первым входом блока 8 вычитания, к второму входу которого подключен выход источника 9 опорного напряжения, пропорционального значению опорной частоты. Выход блока 8 подключен к входу индикатора 10, в качестве которого может служить вольт метр постоянного тока, шкала которого пррградуирована в значениях величины усилия сжатия в соответствии с графиком, представленным на фиг. 3.

Блок 6 измерения частоты первого резонанса выполнен в виде последовательно соединенных детектора 11, фильтра 12, дифференцирующего звена t3 нуль-органа 14 и триггера 15. Выход триггера 15 соединен с управляющим входом ключа 16, основной вход которого соединен с входом детектора 12, при этом они образуют вход блока 6 измерения частоты первого резонанса. Выходом блока 6 является выход клю-ча 16.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 электрического си1- нала генерирует гармонический сигнал начиная с некоторой частоты, заведомо меньшей частоты первого резонанса пакета, например 1 Гц, и осуществляет плавную развертку частоты. Электрический сигнал с него излучающим электроакус1ическим преобразователем 2 преобразуется в акустический и излучается в шихтоаанньй пакет 3 сердечника

Приемный электроакустический преобразователь 4 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный, например, амплитуде, виброускорений возбужденного в пакете колебания на текуще частоте.

Этот сигнал через усилитель 5 поступает на вход блока 6 измерения частоты первого резонанса. Принятый сигнал с усилителя 5 детектируется детектором 11, после чего вьщеляется его огибающая фильтром 12. Сигнал с выхода фильтра 12 поступает на вхо дифференцирующего звена 13, и после операции дифференцирования значение производной сравнивается в нуль-органе 14 с нулем, В момент, когда частота генератора 1 совпадает с частотой первого механического резонанса пакета 3, производная, определяемая блоком 13, становится равной нулю, и с выхода нуль-органа 14 на вход триггера 15 поступает импульс. Тригг гер 15 перебрасывается, открывает ключ 16, и гармонический сигнал на частоте первого резонанса поступает соответственно на входы управления генератором 1 и преобразователя 7 частоты в пропорциональное значение постоянного напряжения. Управление генератором 1 останавливает развертку его частоты на значении, пришедше с блока 6, т.е. генератор 1 начинает стационарно выдавать сигнал с частотой, равной частоте первого резонанс пакета 3. Преобразователь 7 преобразует значение частоты первого резонанса в пропорциональную ей величину постоянного напряжения, которое в свою очередь поступает на вход блока 8 вычитания постоянного напряжения, куда все время подается постоянное опорное напряжение U , пропорциональное значению f с источника 9 опорного напряжения. Постоянное напряжение, величина которого пропорциональна разности частот f, - f, с выхода блока 8 подается на вход индикатора 10, шкала которого проградуирована в значениях величины усилия сжатия пакета в соответствии с графиком, приведенным на фиг. 3.

Использование предложенного устройства для определения величины усилия сжатия шихтованных пакетов активной стали сердечников электрических машин обеспечивает по сравнению

с известными устройствами простоту и надежность измерений, а также высокую их точность. Данное техническое решение может быть использовано

1116317

при промышленной эксплуатации электрических машин для раннего выявления дефектов, связанных с уменьшением усилия сжатия сердечников.

(),ГЦ

100 600

5т

ш т т

100 о 1 7 8

Фт.г Фиг.З S W 11 12рЖ см