Устройство для измерения динамических параметров вращающихся деталей силовых установок Советский патент 1987 года по МПК G01D5/12 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения динамических параметров (давления, деформаций, вибраций) вращающихся деталей силовых установок - электрических машин, газотурбинных двигателей и т.п. и является усовершенствованием изобретения по авт„ св. № 1026013,

Цель изобретения - повьшение точ- ности измерения устройства путем улучшения соотношения сигнал/помеха на входе регистрирующего блока.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для измерения динамических параметров вращающихся деталей силовых установок содержит генератор 1 прямоугольного напряжения, усилитель 2 постоянного тока с дифференци- альным входом, неинвертирующий вход которого заземлен, питающий токосъемник 3 трансформаторного типа, содержащий неподвижную обмотку 4, обмотку 5 обратной связи, подвижную обмотку 6, к зажимам которой подключен тензо- резистор 7, расположенный на вращаю- щейся части 8 силовой установки, трансформаторньш преобразователь 9 с первичной обмоткой, состоящей из двух последовательно соединенных секций 10 и 11, и вторичной обмоткой 12, конденсатор -13 и регистрирующий блок 14, причем первый выход генератора 1 прямоугольного напряжения заземлен, его второй выход соединен с первым вьшодом обмотки 5 обратной связи, второй вывод которой соединен с инвертирующим входом усилителя 2 постоянного тока, выход которого соединен -с первым выводом неподвижной обмотки 4, второй вывод которой через встречно-последовательно включенные секции 10 и 11 соединен с шиной заземления, конденсатор 13 подключен параллельно секции 11 первичной обмотки трансформаторного преобразователя 9, а его вторичная обмотка 12 подключена к входам регистрирующего блока 14.

: - ..

Устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал в форме прямоугольного -напряжения с выхода генератора 1 прямоугольного напряжения через обмотку 5 обратной связи поступает на инвертирующий вход усилителя 2 .постоянного тока и возбуждает ток 1д в: неподвижной обмотке 4 питающего

токосъемника 3 трансформаторного типа. Ток i индуктирует напряжение в неподвижной обмотке 6 и обмотке 5 обратной связи. Так как обмотка 5 обратной связи включена последовательно с выходом генератора 1 прямоугольного напряжения, то при соответствующей фазировке обмотки 5 обратной связи напряжение, индуктируемое в ней, будет всегда в противофазе с напряжением на выходе генератора 1 прямоугольного напряжения.

Разностный сигнал поступает на инвертирующий вход усилителя 2 постоянного тока и при достаточно большом коэффициенте его усиления по напряжению стремится к нулю. Таким образом, в обмотках 5 и 6 индуктируются напряжения, близкие по форме к напряжению на выходе генератоора 1 прямоугольного напряжения. Секции 10 и 11 первичной обмотки трансформаторного преобразователя 9 включены последовательно с неподвижной обмоткой 4 питающего токосъемника 3.

Ток i обмотки 4 изменяется по линейному закону в переделах каждого полупериода прямоугольного напряжения Период повторения прямоугольного напряжения выбирается намного больше периода низшей гармоники контролируемого диапазона частот динамического параметра и составляет десятки и сотни миллисекунд. Таким образом,TOKI i представляет собой периодическую . линейную изменяющуюся функцию времени с частотой основной гармоники 5 10Гц.

Реактивное сопротивление конденсатора 13, при соответствующем Подборе величины его емкости, может иметь значительную величину для первой и ряда высших гармоник частотного спектра тока i,. В связи с этим, практически весь ток i обтекает все секции 10 и

11первичной обмотки трансформаторного преобразователя 9, включенные последовательно и встречно. В результате такого включения секций 10 и 11 намагничивающие силы первичной обмотки трансформаторного преобразователя 9 взаимно компенсируются и в его вторичной обмотке 12 напряжение не наводится, т.е. прямоугольный сигнал помехи на входе регистрирующего блока 14 отсутствует.

Тензорезистор 7, расположенньш на вращающейся части 8 силовой установ;;

ки, находится под воздействием контролируемого параметра. Изменение величины сопротивления тензорезистора 7 приводит к изменению тока i, текущего через него, а соответственно и к изменению тока i , текущего через последовательно соединенные секции 10 и 11 первичной обмотки трансформаторного преобразователя 9, Реактивное сопротивление конденсатора 13 имеет незначительную величину для высокочастотного тока, обусловленного изменением тензорезистора 7 под воздействием динамического параметра. Следовательно, информативная составляю- щая тока i замыкается через конденсатор 13, минуя секцию 11 первичной обмотки трансформаторного преобразователя 9, а в его вторичной обмотке 12 наводится напряжение с частотой изменения контролируемого динамического параметра.

Амплитудно-частотная характеристика трансформаторного преобразователя

9при холостом ходе вторичной обмотки 12 и одинаковом числе витков секций

10и 11 первичной обмотки имеет вид

W(w)wMR

VR2+(uJL-1/u)C)2

де U) - круговая частота электрического сигнала;

М - взаимная индуктивность между одной из секций 10 и 11 первичной обмотки и вторичной обмоткой 12 трансформаторного преобразователя 9. индуктивность секции 10 или 11;

L

С - емкость конденсатора 13;

Редактор А.Сабо

Составитель В.Быков

Техред А.Кравчук Корректор Г, Решетник

Заказ 2853/36Тираж 693Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

с O 5 0

5

0

35

0

R - активное сопротивление секции 11.

Согласно этой формуле W(LL )O при и W(w)MR/L при . Это означает, что трансформаторный преобразователь 9 подавляет низкочастотный сигнал и пропускает высокочастотный, т.е. представляет собой фильтр верхних частот. Таким образом, на входе регистрирующего блока 14 отсутствует прямоугольная помеха при наличии высокочастотного информативного сигнала о контролируемом динамическом параметре, чем и достигается цель изобретения.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высокой точностью измерения за счет улучшения соотношения сигнал/помеха на входе регистрирующего блока 14, что позволяет дополнительно упростить регистрирующий блок 14 за счет исключения средств подавления прямоугольной помехи, облегчить настройку и эксплуатацию устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения динамических параметров вращающихся деталей силовых установок по авт. св. № 1026013, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения- путем улучшения соотношения сигнал/помеха на входе регистрирующего блока, первичная обмотка трансформаторного преобразователя выполнена в виде двух, соединенных последовательно, секций, одна из кото-. рых зашунтирована конденсатором.

Устройство для измерения динамических параметров вращающихся деталей силовых установок содержит генератор 1 прямоугольного напряжения, усилитель 2 постоянного тока с дифференциальным входом, питающий токосъемник 3 трансформаторного типа, содержащий неподвижную обмотку 4, обмотку 5 обратной связи и подвижную обмотку 6, тензорезистор 7, трансформаторный преобразователь 9 с первичной обмоткой из секций 10 и 11 и вторичной обмоткой 12, конденсатор 13 и регистрирующий блок 14. Устройство имеет по- вьшенную точность измерения путем улучшения соотношения сигнал - помеха на входе регистрирующего блока 14. 1 ил. с € ел г L / .9 12 lit