Низкочастотная часть бесконтактной тензометрической системы Советский патент 1987 года по МПК G01D5/12 

1

Низкочастотная часть бесконтактн тензомегрическо cucieNbi предназначена для использования в измерительной технике, в частности для измерения механических напряжений в турбиных лопатках с помощью тензометров сопротивления. Низкочастотная часть бесконтактной тензометрической системы входит в состав передающей части бесконтактной многоканальной тен зометрнческой системы, размещаемой внутри ротора турбины.

Целью изобретения является повышение точности измерения и передачи тензометрического сигнала за счет использования напряжения калибровки с частотой, близкой к час-лоте сигнала и сужения, таким образом, спектр передаваемых частот.

На чертеже приведена структурная схема низкочастотной части бесконтактной тензометрической системы.

Устройство содержит вторичную обмотку 1 вращающегося трансформатора, блок 2 выпрямителя и стабилизатора напряжеш1я, стабилизатор 3 тока, тен- зодатчик 4, мультивибратор 5, усилитель 6 низкой частоты, интегратор 7, компаратор 8, жду1ций мультивибратор 9, усилитель 10 ностоянного тока, ключ 11, причем выход вторичной обмотки 1 вращающегося трансформатора соединен с входом блока 2 выпрямителя и стабилизатора напряжения, выход которого соединен с входом стабилизатора 3 тока, входом интегратора 7 и шинами питания усилителя 6 низкой частоты, компаратора 8, ждущего мультивибратора 9 и усилителя 10 постоянного тока, выход интегратора 7 соединен с входом компаратора 8, а выход компаратора 8 - с входом ждуп1его

ryльтивибpaтopa 9, выход С1абилиза- 5 ° напряжение при нагрузках в диа

гТ|-чг -1 i « О /--.-ла TTTJU u f Т QU ОГЧ n 3 тчг тт tj-r ИЛПЯЧПТТР ЧП--1 ППП ТГР/ГЧчЛГ- Л г т га 13 ГТ ао Г

тора 3 тока соединен с тензодатчиком 4 и входом усилителя 10 постоянного тока, выход кот рого соединен с входом ключа 11 и шиной питания мультивибратора 5, управляющий вход ryльти- Бибратора 5 соединен с одним из выходов ждущего мультивибратора 9, друт ой его вход соединен с управляю- п им входом ключа 1 1 , выход мультивибратора 5 присоединен к первому, а выход ключа - к второму входам усилителя 6 низкой частоты, выход которого соединен с выходом устройства.

50

55

пазоне 50-1000 кг/см составляет 0,02-1 мВ.

Таким образом, сигнал на выходе усилителя 10 постоянного тока представляет собой сумму усиленных пер менного и постоянного напряжения, характеризующего стабильность тока в тензодатчике 4. Постоянное напряж ние с выхода усилителя 10 постоянно го тока приложено к шине питания мультивибратора 5, при этом изменения тока в тензодатчике 4 приводят к изменению амплитуды колебаний мул тивибратора 5, однако влиянием пере

0

Низкочастотная часть бесконтактной тензометрической сис1емы работает следуюиц1м образом.

Напряжение питания с частотой 12-13 кГц с вторичной обмотки 1 вра- Е .аюшегося трансформатора поступает на вход блока 2 выпрямителя и стабилизатора напряжения, с выхода которого стабилизированное напряжение поступает на вход стабилизатора 3 тока, вход интегратора 7, шины питания компаратора 8, ждущего мультивибратора 9 и усилителя 10 постоян- 5 ного тока. При включении питания низкочастотной части тензометрической системы напряжение на выходе блока 2 выпрямителя и стабилизатора напряжения появляется практически мгновенно, а на выходе интегратора 7 - с зaпaздывaниe, no3TONfy, когда напряжение на выходе интегратора 7 возрастет до порога срабатывания компаратора 8, режимы всех узлов низкочастотной части бесконтактной тензометрической системы можно считать установившимися. При опрокидывании компаратора 8 перепад напряжения на его выходе запускает ждущий мультивибратор 9, на выходе которого формируется импульс длительностью около 4-5 с, после окончания импульса жду- пгий мультивибратор 9 возвращается в исходное состояние. Стабилизатор 3 тока обеспечивает ток в тензодатчике 4 величиной 25-30 мА, при зтом на стандартном тензометре сопротивления значением 100 Ом образуется падение напряжения 2,5-3 В. Это напряжение усиливается усилителем 10 постоянного тока до 7-8 В, одновременно он усиливает переменное напряжение, об- разуюш.ееся на тензодатчике в результате деформаций исследуемой детали.

Ь

0

5

0

° напряжение при нагрузках в диа

ПЯЧПТТР ЧП--1 ППП ТГР/ГЧчЛГ- Л г т га 13 ГТ ао Г

пазоне 50-1000 кг/см составляет 0,02-1 мВ.

Таким образом, сигнал на выходе усилителя 10 постоянного тока представляет собой сумму усиленных переменного и постоянного напряжения, характеризующего стабильность тока в тензодатчике 4. Постоянное напряжение с выхода усилителя 10 постоянного тока приложено к шине питания мультивибратора 5, при этом изменения тока в тензодатчике 4 приводят к изменению амплитуды колебаний мультивибратора 5, однако влиянием переменнои состаиляющен напряжения на выходе усилителя 10 постоянного тока можно пренебречь, так как она меньше постоянного напряжения примерно на четыре порядка. Ошибка, вносимая усилителем 10 постоянного тока за счет дрейфа напряжения смещения, при использовании прецизионных операционных усилителей не превышает 2-4 мВ. В случае наличия импульса на выходе ждущего мультивибратора 9 мультивибратор 5 запускается и напряжение с его выхода поступает на один из входов усилителя 6 низкой частоты. Ключ 11 при этом закрыт напряжением с второго выхода ждущего мультивибратора 9, После окончания импульса напряжением с первого выхода ждущего мультивибратора 9 мультивибратор 5 выключается, а напряжением со второго выхода - открывается ключ 11. При этом на вход усилителя 6 низкой частоты поступает переменное напряжение с выхода усилителя 10 постоянного тока. Таким образом, на выходе низкочастотной части бесконтактной тензо- метрической системы первые 4-5 с после включения действует усиленный сигнал мультивибратора 5, отражаюпцш возможные изменения тока стабилизатора и коэффициента усиления усилителя 10 постоянного тока, а далее уже постоянно, присутствует сигнал с тензо- датчика 4, характеризующий деформации исследуемой лопатки турбомапшны. Частота мультивибратора 5 выбрана порядка 400-500 Гц, т.е. она находится внутри диапазона исследуемых деформаций.

Для того, чтобы произвести калибровку канала передачи тензометричес- кой информации, оператору достаточно выключить, а затем включить генератор питания вращаюшег ося трансформа- g с входом компаратора, а выход компа- тора, и на регистрирующем устройстве в течение 4-5 с присутствует сигнал калибровки.

Поскольку частоты сигнала и напряжения калибровки имеют близкие зна50

ратора - с входом ждущего мультивибратора, выход стабилизатора тока сое динен с входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с шиной питания мультивибратора и входом ключа, управляющий вход мультивибратора соединен с первым выходом ждуще го мультивибратора, второй выход которого соединен с управляющим входом ключа, а выход ключа - с вторым входом усилителя низкой частоты, выход кото рого соединен с выходом низкочастотной части бесконтактной тензометрической системы.

чения и проходят при передаче и приеме через одни и те же узлы, обеспечивается более точная передача тензометрического сигнала, что выгодно отличает данную низкочастотную часть бесконтактной тензометрической системы от известной.

Данное устройство при незначительном усложнении позволяет резко по37664

высит. ТОЧНОСТЬ измерений и передачи тензоме1рическо1 О сиг-палп в условиях воздействия различных дестабилизирую ших факторов. Это достигается за счет полного исключения погрешностей, связанных с неодинаковыми условиями передачи сит налов датчика и напряжения калибровки, обеспечения близких Q частот сигналов датчика и калибровки, значительного сужения диапазона частот, занимаемого первичным спектром сигнала и напрягжения калибровки.

15

Формула изобретения

Низкочастотная часть бесконтактной тензометрической системы, содержащая вторичную обмотку врашающего- ся трансформатора, блок выпрямителя и стабилизатора напряжения, стабилизатор тока, тензодатчик, мультивибратор и усилитель низкой частоты, причем выход вторичной обмотки вращающегося трансформатора соединен с входом блока выпрямителя и стабилизатора напряжения, выход которого соединен с входом стабилизатора тока и с шиной питания усилиттеля низкой

частоты, первый вход которого соединен с выходом мультивибратора, а выход стабилизатора тока соединен с входом тензодатчика, отличающаяся тем, что, с целью увеличения точности измерения и передачи тензометрического сигнала, введены интегратор, компаратор, ждущий мультивибратор, усилитель постоянного тока и ключ, при этом шины питания компаратора, ждущего мультивибратора, усилителя постоянного тока и вход интегратора присоединены к выходу блока выпрямителя и стабилизатора напряжения, выход интегратора соединен

g с входом компаратора, а выход компа-

50

55

ратора - с входом ждущего мультивибратора, выход стабилизатора тока соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с шиной питания мультивибратора и входом ключа, управляющий вход мультивибратора соединен с первым выходом ждущего мультивибратора, второй выход которого соединен с управляющим входом ключа, а выход ключа - с вторым входом усилителя низкой частоты, выход которого соединен с выходом низкочастотной части бесконтактной тензометрической системы.

Изобретение может быть использовано в измерительной технике, в частности для измерения механических напряжений в турбинных лопатках с помощью тензометров сопротивления. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения и передачи тензо- метрического сигнала. Низкочастотная часть бесконтактной тензометрической системы содержит вторичную обмотку 1 вращающегося трансформатора, блок 2 выпрямителя и стабилизатора напряжения, стабилизатор 3 тока, тензодат- чик 4, мультивибратор 5, усилитель 6 низкой частоты, интегратор 7, компаратор 8, ждущий мультивибратор 9, усилитель 10 постоянного тока, ключ 11. Устройство позволяет резко повысить точность измерений и передачи телеметрического сигнала в условиях воздействия различных дестабилизирующих факторов. Это достигается путем полного исключения погрешностей, связанных с неодинаковыми условиями передачи сигналов датчика и напряжения калибровки, получения близких частот сигналов датчика и калибровки и значительного сужения диапазона частот, занимаемого первичным спектром сигнала и напряжения калибровки. 1 ип. (Л Од оо vi Р О) бдОГО