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

Изобретение относится к об. шсги :и: .мс-- рительной техники и может быть ис11о. 1ь,чо- вано для передачи бесконтактным снособом измерительной информации о механических напряжениях нагруженных ч лсмеитон ма ншн.

Цель изобретенияновыннм ие то -:ности измерения путем питания тензорезис тора в режиме, близком к режиму 1п-гга П1я от источника тока, и обеспечение |1средач1-: в регистрируюп;ие блоки то.лько переменной составляющей CHi na.ia. несуи ей полезную информацию.

На чертеже представле|;а блок-схема устройства.

Устройство для измерения дина.миче- ских параметров элементов вра1паюн1ихся объектов содержит передающий токос ьемник 1 транформаторного типа, включаюп1ий в бя вторую подвижную обмотку 2, пегюдзпж- ную обмотку 3 и компенсирующую обмотку 4, первый усилитель -5 постоянного тока. генератор 6, тензорезистор 7, оасполагае- мый на вра1цаюн1емся объекте 8, pei HCTpi;- рующий блок 9, второй усилител) 10 постоянного тока, к выходу которого подк;1Ю- чен регистрирующий блок 9. пггаюн1ий токосъемник 1 трансформаторного тина, содержащий первую подвижную об.мотку 12 (может быть BbniojiHeiia нысокоом1-Нз1м проводом с низким значением температх рпого коэффициента сопротивле1П1и), а также первичную обмотку 13 и обмотку 14 обрат1{ой связи, первые выводы соединены между собой, конец первинноГ; обмотки 13 соединен с проводом, а коней обмотки 14 обратной связи подк/почен к входу усилителя 5 постоян1К)го тока, к вых(. которого подключен гепера ор о нрямоуго.лрг ного напряжения, выход, reiiepaTopa ( соединен с объедине1П{ыми выводами первичной обмотки 13 и обмотки 14 обратной слязи, резистор 15 и конденсатор 16. располагаемые на вращаюпшмся об ьекте 8, причем ре- зистоэ 15 включен последователь) с первод соединен с первым выводом те зорез1К тора 7, второй вывод которого еоедиие; с вторым выводом первой подвижной обмсл- ки 12, последовательно С1 )еди1 енпые кс Н- денсатор 16 и вторая подвижная г;б ;отка 2 подключены параллельно теп:з(;резпстору 7.

Устройство работает следую1пим образом.

Генератор 6 г рямоуго;1Ы101 о нап)яж1М1ня, нагруженный на первичпую обмотку 1.3, 15ы- зывает в ней ток. Обмо гки 13 и: 14, включенные встречно, намотаны бифи..-1яр|1о, имеют равное число витков. В .in с 1 Н Л. n;i- пряжение обратной связи, пода аемо1. lia вход усилителя 5 постоянног о тока, всегда равно падению напряжении на распределенном активном сопротивлении первичь:ой об- моткк 13. Усилитель 5 постоянного тока единичный коэффици-ент уси.чения но напряжению. Напряжение на ci-o выходе

5

0

5

0

0

5

5

входному, п в коп 1 vpc. образованном генера- i-opoM 6, перзичпой обмоткой 13 и выходом уси.чителя 5 псх тояпного тока, происходит зза1-п1пая компенсапня двух -1анряжений: :1;1дения напряжени ; на раснределенпом активь ом со11 кггин;1еппи первичной обмотки 13 и нан)яжепия на выходе уси.чителя 5 чос 1Ч)Я1ПЮ1 о тока.

Hpi-i ;;осл а ; очно малом внутреннем сопро- гнвле1п-1и снератора 6 прямоугольного па- п)яжения ток нер И1чной обмотки 3 линей- 1ЫЙ в пре;1елах каждого полупериода, а напряжение. индукти уемое в первой подвижной обмотке 12, повторяет по форме напряжение генератора 6 прямоугольного напряжения. При со 1ротив..)ении резистора 15, на порядок больп1ем сопротивления тензорезис- го)а 7, реализуется питание последнего в гоковом режиме. Таким образом, в течение каждого полупериода питаюпшго прямоугольного панряжения через тензорезистор 7 течет (ик тояпный ток, прак ически пезависящий от изменения асг ределенног о активного еопро- гпвления первой подвижной обмотки 12. Кон- де 1еатор 16 исключает П1унтирование тензо- резистора 7 обмоткой 2 при протекании НОСТОЯННО1Ч), в пределах кажд01 0 по.чунерио- . Ui, тока.

Воздействие контролируе.мого параметра па тепзорезисто) 7 В1 1зывает изменение его сопротивления ДКт и напряжения f-ia его выв(5дах.

Это напряже1П е ызьп ,ает ток и контуре-, образованпом из тензорезистора 7, кон- д.см еатора 16 н обмотки 2, который индук- прует напряжение з неподвижной обмотке j, поступаюн1ее на вход дополнительного усилителя 10, имеюн1его коэффициент усиления, .значительно больншй единицы. Напряжение, воз 1икаю|цее на выходе усили- гс.чя 10 иостояпного тока, вызывает ток в комнепсирующей обмотке 4. При указанной разметке конпов обмоток 3 и 4 магнитный .поток, создаваемый гоком в компенсирую- пц -й обмотке 4, р;аправлен встречно магнитному ютоку, создавас.мому током во второй подвижной обмотке 2 н, нри достаточ}ю боль- :пом коэффициенте усиления Ю напряже1- ию усилителя 10, происходит практически пол- П1Я взаимная компс-нсапия этих нотоков. Напряжение -:а выходе усилителя 10 по- . тоянного тока точна повторяет но фор.ме панряжение па зажимах второй подвижной (;бм(лп-(и 2 и пронорционально активному со- ;)от-ивлению обмотки 4. Это напряжение поступает па зход регистрирую1цего блока ; , где подвергается об)аботке и записи на носпте;п..

Введение . езистора 15 позволяет осу- п.есгвит1 пита.)ие те1;зорезиетора в токовом режиме и тек самым исключить влияние на чувствительность измерительной цепи темпе- )атурных нзмерен ий распределенного ак- 1ИВНОГО сопротивления пе)вой подвижной

:)6МОТКИ 12.

Применение конденсатора 16 с указанными связями позволяет в течение полупериода питающего прямоугольного напряжения передавать только информативную составляющую тока. В силу этого в предлагаемом устройстве оказывается возможным выполнить усилитель 10 постоянного тока маломощным (например, на одной микросхеме), а также совместить операции усиления информативного сигнала и компенсации потоков в сердечнике передающего токосъемника с помощью усилителя 10, что позволяет сократить число каскадов усиления. Кроме того, устройство не требует увеличения габаритов питающего токосъемника за счет размещения каких-либо дополнительных обмоток, а также использования сложных электронных блоков выделения сигнала о температурном изменении параметров измерительной цепи и осуществления автоматического регулирования задающих параметров.

Формула изобретения

Устройство для измерения динамических параметров элементов вращающихся объектов, содержащее первый и второй усилители постоянного тока, генератор, тензорезистор, регистрирующий блок, питающий токосъемник трансформаторного типа, содержащий первую подвижную обмот0

ку, а также первичную обмотку и обмотку обратной связи, первые выводы которых соединены между собой, конец первичной обмотки соединен с общей шиной, а конец об.мотки обратной связи соединен с входом первого усилителя постоянного тока, к выходу которого подключен генератор, выход которого соединен с объединенными выводами первичной обмотки и обмотки обратной связи, передающий токосъемник трансформаторного типа, содержащий вторую подвижную и неподвижную обмотки и компенсирующую обмотку, начало которой соединено с концом неподвижной обмотки и общей щиной, а конец компенсирующей обмотки соединен с входом регистрирующего блока и выходом второго усилителя постоянного тока, к входу которого подключено начало неподвижной обмотки, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, в него дополнительно

0 введены резистор и конденсатор, первая обкладка которого соединена с первым выводом второй подвижной обмотки, второй вывод которой соединен с первыми выводами тензорезистора и первой подвижной

5 обмотки, второй вывод которой соединен с первым выводо.м резистора, второй вывод которого соединен с второй обкладкой конденсатора и вторым выводом тензорес- тора.

5

Изобретение может быть использовано для передачи бесконтактным способом измерительной информации о механических напряжениях нагруженных элементов машин. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения предложенным устройством путем питания тензорезистора в режиме, близком к режиму питания от источf/ ника тока, и обеспечения передачи в регист- рируюш.ие блоки только переменной составляющей сигнала, несущей полезную информацию. Устройство содержит передающий токосъемник 1 трансформаторного типа, имеющий обмотки: подвижную 2, неподвижную 3 и компенсирующую 4, усилители 5 и 10 постоянного тока, генератор 6, тензорезистор 7, расположенный на вращающемся объекте 8, регистрирующий блок 9, питающий токосъемник 11 трансформаторного типа, имеющий обмотки: подвижную 12, первичную 13, обратной связи 14, резистор 15 и конденсатор 16. Введение резистора 15 исключает влияние на чувствительность измерительной цепи темт ератур ных изменений распределенного активного сопротивления обмотки 12. В устройстве обеспечивается совмещение в усилителе 10 операций усиления информативного сигнала и компенсации потоков в сердечнике передающего токосъемника. 1 ил. С/) нД и /. зг ОЗ 05 сл 00 со