Устройство для измерения динамических параметров вращающихся объектов Советский патент 1985 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля динамических параметров вращшощихся деталей машин. Целью изобретения является повышение точности путем компенсации из менения токов потерь в условиях нестационарньк температур. На: чертеже представлена функциональная схема устройства. . .. Устройство для измерения динамических, параметров вращаюпщхся объектов содержит передакнций токосъемник 1; дифференциальный усилитель 2; питающий токосъемник 3 в ви де трансформатора с тремя обмотками 4,5,6; вторичная обмотка 4 предназначена для размещения на вращающемся объекте и соединена с диагональю питания мостовой схемы 7; обмотка 5 неподвижна и подключена на инвертирующий вход дифференциального усилителя 2, выход которого Подключен к последовательно соеди|ненным первичной обмотке 6 и резистору 8; регулируемый источник 9 прямоугольного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилит ля 2; источник 10 опорного напряжения; блок 11 сравнения, один из входов которого соединен с источником 10 опорного напряжения а выход - с управляющим входом регули руемого источника 9 прямоугольного напряжения; сзгмматор 12, выход которого соединен с другим входом блока 11 сравнения, а один вход соединен с общей точкой соединения первичной обмотки 6 и резистора 8; дополнительный дифференциальный уси литель 23; дополнительный питаниций токосьемник 14 в виде трансформатора, размещенного в одном корпусе с питул; 1щм токосъемником 3 и содержащего обмсгку 15 обратной связи, сое диненную с инвертирующим входом допол нительного дифференциального усилите ля 13,и первичную обмотку 16,включенную на выход усилителя 13 и соединенну последовательно с резистором 17;причем неинвертирующий вход дополнитель ного дифференциального усилителя 13 соединен с выходом регулируемого источника 9 прямоугольного напряжения, а общая точка соединения перви 6 ной обмотки 16 и резистора I7 - с вторым входом сумматора 12. Устройство работает следуюпщм об- разом. Прямоугольное напряжение, поступающее на неинвертирукицие входы усилителей 2 и 13 от регулируемого источника 9 прямоугольного напряжения. вызывает токи i и i в первичной обмотке токосъемника 3 и в первичной обмотке токосъемника 14. Напряжеиие взаимиой индукции, возникающее на зажимах обмотки 5 обратной связи, сравнивается на входе усилителя 2, а напряжение на зажимах обмотки 15 сравиивается на входе усилителя 13. Разностные сигналы поддерживают токи i j и ig первичной обмотки 6 и 16. При достаточно большом коэффйхщенте усиления по напряжению усшштел.ей 2 и 13 разностные сигналы стремятся к нулю, а следовательно, напряжения индуктируемые в обмотках 5 и 15, приближаются по форме к прямоугольному. Такую же форму имеет и напряжение, индуктируемое во вторичнрй обмотке 4, которая сцеплена с тем же магнитным потоком, что и обмотка 5 обратной связи. Пря моугольное напряжение с вторичной обмотки 4 поступает на мостовую схему 7, которая в исходном состоянии сбалансироваиа. Воздействие контролируемого динамического параметра на мостовую схему 7 вызывает ее разбаланс. Ток разбаланса мостовой схемы 7 регистрируется с помощью переданицего токосъемника 1. Автоматическая система стабилизации тока мостовой схемы 7 работает следзпощим образом. Ток if в первичной обмотке 6 составляет i... + i.. + l -h намагничивающий ток обмотки 6; приведенный ток вторичной обмотки 4; ток потерь в магнитопроводе токосъемника 3. В пределах каждого полупериода прямоугольного напряжения намагничивакшщй ток изменяется по линейному закону где Uj. - напряжение, индуктируемое во вторичной обмотке 4; п,( - коэффициент трансформации L . - индуктивность первичной обмотки 6; t - время. Напряжение, возникающее на зажи мах резисторов 8, e V. (i.- W). где RJ - сопротивление резистора 8, ,постзгпает на вход сумматора 12, на другой вход которого поступа:ет напр жение и с резистора 17. Поскольку в токе ijj первичной обмотки 16 отсутствует составляющая тока нагруз :ки (вторичной обмотки нет), то RjUit Ь«Кг Кг|Цг «1 пг-;;;17- , где 1 - ток первичной обмотки 16; Ug - напряжение, индуктируемое в обмотке 15 обратной связи; . п - коэффициент трансформации; LJ - индуктивность обмотки 16J Г - ток потерь дополнительного токосъемника 14; R - сопротивленк© резистора 17 Это напряжение вычитается из нап ,ряжения и на входе сумматора 12. Выходной сигнал на его выходе равен ; -«-fe- «- -4 I , . . При одинаковой конструкции токосъем НИКОВ 3 и 14 можно с высокой точностью обеспечить равенства , и ч U4 1„ И - --2 П, а при размещении токосъемников 3 и 14 в одном корпусе, что обуславливает для них равенство рабочих температур, справедливо равенство токо потерь irt, . 676 Подобрав R R, получаем и - и , Это означает, что выходной сигнал сумматора 12 пропорционален с точностью до постоянного крэффициента току мостовой схемы 7 ц. Напряжение с выхода сумматора 12 поступает на вход блока 11 сравнения, на другой вход которого поступает напряжение с источника 10 опорного напря/кения. Результат сравнения двух напряжений передается на управляющий вход регулируемого источника 9 прямоугольного напряжения, который обеспечивает такой уровень входного напряжения дифференциального усилителя 2, чтобы отклонение тока 1ц мостовой схемы 7 от номинального стремилось к нулю. Таким образом, введение в устройство дополнительного дифференциального усилителя и дополнительного питающего токосъемника позволяет повысить точность измерения динамических параметров вращающихся объектов за счет компенсации из менения токов потерь с температурой. Это дает возможность применить предлагаемое устройство в двигателестроении, энергетике и других областях техники, на объектах, где температура окружающей среды в месте установки устройства для измерения динамических параметров вращающихся объектов существенно меняется в процессе измерений. Кроме того, изобретение позволяет упростить реализацию многоканального устройства для бесконтактного измерения параметров вращающихся объектов, т.е. компенсация изменения токов потерь с температурой в каждом канале может быть осуществлена с помощью введенных в устройство дополнительного питающего токосъемника и дополнительного дифференциального усилителя, используемых для всех каналов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее передающий токосъемник, дифференциальный усилитель, питающий токосъемник в виде трансформатора с тремя обмотками, вторичная обмотка предназначена для размещения на вращающемся объекте и соединена с диагональю питания мостовой схемы, обмотка обратной связи неподвижна и подключена на инвертирующий вход дифференциального усилителя, выход которого подключен к последовательно соединенным первичной обмотке и резистору, регулируемый источник прямоугольного напряжения, выход которого соединен с неинвертирукнцим входом дифференциального усилителя, источник опорного напряжения, блок Ьравнения, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с управляющим входом регулируемого источника прямоугольного напряжения, и сумматор, выход которого соединен с другим входом блока сравнения, а один вход - с общей точкой соединения первичной обмотки и резистора, отличающее-: с я тем, что, с целью повьппения точности, оно снабжено дополнительным дифференциальным усилителем, дополнительным питающим токосъемником в виде трансформатора с двумя обмотками, размещенным в одном (Л корпусе с основньм питающим токосъемником- и состоящим из обмотки обратной связи, соединенной с инвертирующим входом дополнительного дифференциального усилителя, выход которого подключен к соединенным последовательно первичной обмотке и ьд резистору, причем -неинвертирующий вход дополнительного дифференциального усилителя соединен с выОд ходом регулируемого источника прямо угольного напряжения, а общая точО) ка соединения первичной обмотки и резистора - с вторым входом сумматора .