Устройство для измерения динамических параметров элементов вращающихся объектов Советский патент 1987 года по МПК G01D5/12 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения динамических параметров (давления, де- формашй) элементов вращающихся объектов - роторов электрических ма- ШИН.5 газотурбинных двигателей и т.п Цель изобретения состоит в повышении точности измерения за счет исключения влияния температурной зависимости активного сопротивления цепи компенсирующей обмотки.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения динамических параметров элементов вращающихся объектов содержит первый усилитель 1 постоянного тока, генератор 2 (прямоугольного напряжения), тензорезистор 3, регистрирующий блок 4, питаюищй токосъемник 5 трансформаторного типа, содержаи ий первую подвижную обмотку 6, а также первичную обмотку 7 и обмотку 8 обратной связи, начала которых соединены между собой, конец первичной обмотки 7 соединен с общим проводом, а конец обмотки 8 обратной связи - с входом первого усилителя 1 постоянного тока к выходу которого подключен генератор 2 прямоугольного напряжения, выход последнего соединен с объединенными выводами первичной обмотки 7 и обмотки 8 обратной связи, передающий токосъемник 9 трансформаторного типа содержащий вторую подвижную обмотку 10, а также неподвижную обмотку 11 и компенсирующую обмотку 12, второй усилитель 13 постоянного тока причем конец неподвижной обмотки 11 и начало.компенсирующей обмотки 12 соединены с общим проводом, а начало неподвижной обмотки 11 подключено к входу второго усилителя 13 постоянного тока, вьрсод которого соединен с концом компенсирующей обмотки 12, первая подвижная обмотка 6 и вторая подви}1:ная обмотка 10 соединены пос- ледовател ьно с тензорезистором 3, расположенным на вращающемся объекте 14, и образуют замкнутый контур, третий усилитель 15 постоянного тока и резистор 16, один конец которого соединен с началом .компенсирующей обмотки 12 и инвертируюищм входом третьего усилителя 15 постоянного тока, другой - с выходом этого усилителя и регистрирующим блоком .4, при этом

неинвертирующий вход третьего усилителя 15 постоянного тока соединен с общим проводом.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 2 прямоугольного напряжения, нагр гженный на первичную обмотку 7, вызывает в ней ток. Обмотки

7 и В намотаны бифилярно, имеют разные числа витков. В связи с этим на.п- ряжение обратной связи, подаваемое па вход первого усилителя 1 постоянного тока, всегда равно падению напряжения на распределенном активном сопротивлении первичной обмотки 7. Первый усилитель 1 постоянного тока имеет единичный коэффициент усиления по напряжению. Напряжение на его

выходе равно входному, а в контуре, образованном генератором 2 прямоугольного напряжения, первичной обмоткой 7 и выходом первого усилителя 1 постоянного тока, происходит взаимная компенсация двух напряжений - падения напряжения па распределенном активном сопротивлении первичной обмотки 7 и напряжения на выходе первого усилителя 1 постоянного тока.

При достаточно малом внутреннем сопротивлении генератора 2 прямоугольного напряжения ток первичной обмотки 7 линеен в пределах каждого полупериода, а напряжение, индуктируемое в первой подвижной обмотке 6, повторяет по форме напряжение генератора 2 прямоугольного напряжения. Длительность периода следов ания прямоугольного напряжения выбирается заведомо больше длительности периода низшей граничной частоты контролиру- емог о частотного диапазона динамического параметра.

Ток, возникающий в контуре, образованном первой и второй подвижными обмоткаг М 6 и 10 и тензорезистором 3, ищгуктирует напряжение в неподвижкой обмотке 11, которое поступает на вход второго (пеинвертирующего) усилителя 13 постоянного тока, имеющего коэффициент усиления, значительно больший единип,ы. Напряжение, возникающее на выходе второго усилителя 13 постоянного тока, вызывает ток в компенсиующей обмотке 12. При указанной разетке концов обмоток 11 и 12 магнитный поток, создаваемый током в обмотке 115 направлен встречно магнитному

потоку, создаваемому током в компенсирующей обмотке 12, и магнитному потоку, создаваемому током во второй подвижной обмотке 10, При достаточно большом коэффициенте усиления по напряжению второго усилителя 13 постоянного тока происходит практически полная взаимная компенсация этих потоков. Таким образом, ток обмотки 12 точно соответствует току обмотки 10.

Воздействие контролируемого динамического параметра на тензорезис- тор 3 вызывает модуляцию протекающего по нему тока, а следовательно, тока компенсирующей обмотки 12, который подлежит регистрации.

Поскольку конец компенсирующей обмотки 12 подключен к выходу второго

усилителя 13 постоянного тока, выход-20с входом первого усилителя постоянноной ток которого определяется соотно-го тока, к выходу которого подключен

шением числа витков второй подвижнойгенератор, выход которого соединен с

обмотки 10 и компенсирующей обмоткиобъединенными выводами первичной об12, ток, протекаюш исй в компенсирующей обмотке 12, не зависит от темпе- 25 редающий токосъемник трансформатор- ратурного изменения активного сопро- ного типа, содержщий неподвижную тивления в ее цепи. В точке соедине- и компенсирующую обмотки, а также ния начала компенсирующей обмотки 12. вторую подвижную обмотку, первый вы- и одного конца дополнительного ре- вод которой соединен с первым выво- зистора 16 с инвертирующим входом 30 дом тензорезистора, второй вывод ко- третьего усилителя 15 постоянного то- торого соединен с первым выводом ка при достаточно большом коэффициенте усиления потенциал инвертирующего входа близок к нулю (виртуальный ноль), следовательно, входной ток полностью протекает через резистор 16 создавая в нем регистрируемое паде35

первой подвижной обмотки, второй вывод которой соединен с вторым выводом второй подвижной обмотки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены третий усилитель постоянного тока и резистор, первый выход которого соединен

ние напряжения U I R, которое не зависит от изменения активного сопротивления цепи компенсирующей обмотки.

Таким образом, введение третьего усилителя постоянного тока и резистора позволяет повысить точность за счет исключения влияния температурно зависимости активного сопротивления цепи компенсирующе й обмотки.

Кроме того, устройство не требует калибровки. Это объясняется тем, что при тензометрировании изделий длина

ВНИИПИ Заказ 3475/44 Тираж 693 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

6734

соединительных кабелей может меняться в широких пределах.

Формула изобретения

Устройство для измерения динамических параметров элементов вращающихся объектов, содержащее первый и

второй усилители постоянного тока, генератор, тензорезистор, регистрирующий блок, питаюш й токосъемник трансформаторного типа, содержащий первую подвижную обмотку, а также

первичную обмотку и обмотку обратной связи, первые выводы которых соединены между собой, конец первичной обмотки соединен с общей шиной, а конец обмотки обратной связи соединен

мотки и обмотки обратной связи, передающий токосъемник трансформатор- ного типа, содержщий неподвижную и компенсирующую обмотки, а также вторую подвижную обмотку, первый вы- вод которой соединен с первым выво- дом тензорезистора, второй вывод ко- торого соединен с первым выводом

первой подвижной обмотки, второй вывод которой соединен с вторым выводом второй подвижной обмотки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены третий усилитель постоянного тока и резистор, первый выход которого соединен

с входом регистрирующего блока и выходом третьего усилителя постоянного тока, инвертирующий вход которого соединен с вторым выводом резистора и началом компенсирующей обмотки, конец которой соединен с выходом второго усилителя постоянного тока, вход которого соединен с началом неподвижной обмотки, конец которой сое- динен с общей шиной и неинвертируюЩим входом третьего усилителя посто- .янного тока.

Изобретение может быть использовано для измерения динамических параметров (давления, деформаций) элементов вращающихся объектов - роторов, электрических машин, газотурбинных двигателей. Устройство для измерения содержит усилители 1, 13, 15 постоянного тока, генератор 2, тен- зорезистор 3, регистрирующий блок 4,. питающий токосъемник 5 трансформаторного типа, подвижные обмотки 6, .10, первичную обмотку 7, обмотку 8 обратной связи, передающий токосъемник 9 трансформаторного типа, неподвижную и компенсирующую обмотки 11 и 12 соответственно, вращающтцЧся объект 14, резистор 16, Изобретение повышает точность измерения за счет исключения влияния температурной зависимости активного сопротивления цепи компенсирующей обмотки, 1 ил, pQ ГО О5 1 &0 1