Бесконтактное тензометрическое устройство Советский патент 1987 года по МПК G01B7/16 

113393922

Изобретение относится к контроль- блока 7.1 - 7.N регистрации. Кроме но-измерительной технике, в частное- того, блок 4 управления (фиг.2) со- ти к средствам измерения деформации держит последовательно соединенные вращающихся турбинных лопаток с помо- , полосовой фильтр 12, амплитудный детектор 13, пороговый блок 14 и стабилизатор 15 напряжения, выход которого является выходом блока 4 управления.

щью тензометров сопротивления

Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости путем исключения погрешностей, связанных с неодинаковыми условиями переда- ю первым входом блока 4 управления, а чи сигналов тензодатчиков и калибров- вторые входы соответственно пороговоВход полосового фильтра 12 является

ки, обеспечения близких частот сигнала и калибровки, а также уменьшения диапазона частот, занимаемого первичным спектром сигнала и калибровки.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - передающая часть устройства; на фиг.З - приемник приемной части.

Передающая часть бесконтактного тензометрического устройства (фиг.1) содержит блок 1 питания, N тензодатчиков 2.1 - 2.N по числу каналов измерения, N передатчиков 3.1 - 3.N, блок 4 управления. Приемная часть бесконтактного тензометрического устройства содержит усилитель 5, задающий генератор 6, N блоков 7.1 - 7.N регистрации, N приемников 8.1 - 8.N, коммутатор 9 частоты. Связь между передающей -и приемной частями осуществляется с помощью первого 10 и второго 11 элементов связи.

Каждый из тензодатчиков 2.1-.2.N

го блока 14 и стабилизатора 15 напряжения являются вторым входом блока 4 управления.

15 Кроме того, каждый из передатчи- ков 3.1 - 3.N (фиг.2) содержит последовательно соединенные источник 16 стабилизированного напряжения и стабилизатор 17 тока, выход которого яв20 ляется первым входом передатчика и соединен с первым входом ключа 18, второй вход которого соединен с выходом генератора 19 калибровки. Вход генератора 19 соединен с третьим вхо25 дом ключа 18, выход которого через последовательно соединенные усилитель 20 низкой частоты, частотный модулятор 21 соединен со входом усилителя 22 высокой частоты, выход которого

30 является вьЬсодом передатчика. Соответствующий выход источника 16 стабилизированного напряжения соединен с четвертым входом ключа 18 и с ветствукяцими входами усилителя 20

соединен с соответствующим информаци- 35 частоты, частотного модулятора 21 и

усилителя 22 высокой частоты. Вход источника 16 стабилизированного напряжения и вход генератора 19 калибровки являются соответственно вторым 40 и третьим входами передатчика.

Кроме того, каждый из приемников 8.1 - 8,N (фиг.З) содержит последовательно соединенные усилитель 23 высокой частоты, частотный детектор 24, 11 связи, обес печивающего питание пе- 45 Фильтр 25 низких частот и усилитель редающей части системы. Первый вход 26 низкой частоты. Вход усилителя 23

высокой частоты и выход усилителя 26 низкой частоты являются соответственно входом и выходом приемника.

Передающая часть бесконтактной тензометрической системы размещается на вращающемся объекте, например, в центральном сверлении ротора турбины. Первый 10 и второй 11 элементы связи дом второго элемента 11 связи. Инфор- 55 остоят из двух частей - роторной и мационный вход каждого из приемников статорной. Роторная часть находится 8.1 - 8.N соединен с выходом первого «а вращающей части объекта и соедине- злемента 10 связи, а выход - с соот- a с передающей частью системы, а ветствующим входом соответствующего статорная - прикреплена к неподвижным

онным входом соответствующего передатчика 3.1 - 3.N. Вторые входы каждого из передатчиков 3.1 - 3.N соединены с выходом блока 1 питания, и информационные выходы - со входом первого элемента 10 связи, обеспечивающего передачу информации с вращающегося объекта. Вход блока 1 питания соединен с выходом второго элемента

блока 4 управления соединен с выходом второго элемента 11 связи, второй вход - с выходом блока 1 питания, а выход - с управляющим входом каждого из передатчиков 3.1 - 3.N. Выход коммутатора 9 частоты через последовательно соединенные задающий генератор 6 и усилитель 5 соединен со вхо50

первым входом блока 4 управления, а вторые входы соответственно порогово

Вход полосового фильтра 12 является

го блока 14 и стабилизатора 15 напряжения являются вторым входом блока 4 управления.

Кроме того, каждый из передатчи- ков 3.1 - 3.N (фиг.2) содержит последовательно соединенные источник 16 стабилизированного напряжения и стабилизатор 17 тока, выход которого является первым входом передатчика и соединен с первым входом ключа 18, второй вход которого соединен с выходом генератора 19 калибровки. Вход генератора 19 соединен с третьим входом ключа 18, выход которого через последовательно соединенные усилитель 20 низкой частоты, частотный модулятор 21 соединен со входом усилителя 22 высокой частоты, выход которого

является вьЬсодом передатчика. Соответствующий выход источника 16 стабилизированного напряжения соединен с четвертым входом ключа 18 и с ветствукяцими входами усилителя 20

частям объекта и соединена с приемной частью системы, В качестве указанных элементов связи могут применяться вращающиеся трансформаторы. Бесконтактное тензометрическое устройство работает следукчцим образом.

В режиме Сигнал с помощью коммутатора 9 частоты устанавливают, например, частоту задающего генератора 6, равную 10-13 кГц. Напряжение заданной частоты усиливается усилителе 5 и через элемент 11 связи поступает в блок 1 пит ания, осуществляющий питание выпрямленным стабилизированным напряжением передающей части системы Напряжение с выхода второго элемента 11 связи поступает также на вход полосового фильтра 12 блока 4 управления, однако указанные частоты не входят в полосу пропускания полосового фильтра 12, частота настройки которого 15 кГц, поэтому напряжение на его выходе мало, пороговый блок 14 не срабатьгоает и не включает стабилизатор 15 напряжения. Поэтому генератор

19калибровки не работает, и ключ 18 находится в положении, обеспечивающем подключение ко входу усилителя

20низкой частоты выходы стабилизатора 17 тока, нагруженного на один из тензодатчиков 2.1 - 2.N. .Напряжение вибраций лопаток с частотами 100 - 5000 Гц поступает на вход усилителя 20 низкой частоты, модулируется по частоте частотным модулятором 21 и усиливаясь усилителем 22, поступает на элемент 10 связи, на котором суммируются сигналы со всех N передатчиков .

С выхода элемента 10 связи сигналы поступают на входы N приемных устройств 8.1 - 8.N, нагруженньк соответственно на N блоков 7.1 - 7.N регистрации, сигнал определенного канала выделяется из общего спектра входной цепью, усиливается усилителем высокой частоты, с выхода элемента 10 связи сигналы поступают на вход N приемников 8.1 - 8.N, соединенных соответственно с блоками 7.1 - 7.N регистрации. При этом соответствующий сигнал выделяется из общего спек- gg тельно сузить полосу пропускания при- тра, усиливается усилителем 23, де- . емников.

тектируется частотным детектором 24 Формула изобретения и, пройдя через фильтр 25 низких час- 1 . Бесконтактное тензометрическое тот и усилитель 26 низкой ч астоты, устройство, содержащее первый и втом . 10

15

20

3393924

поступает на соответствуюпсий блок 7 регистрации.

В случае, если коммутатор 9 частоты находится в положении Калибровка, частота задающего генератора 6 составляет 15 кГц. В этом случае она попадает в полосу пропускания полосового фильтра 12. На выходе амплитудного детектора 13 появляется напряжение, срабатывает пороговый блок 14 и включается стабилизатор 15 напряжения. Напряжение с его выхода запускает генератор 19 калибровки и пере- ключа-ет ключ 18. В этом случае ко входу усилителя 20 низкой частоты прикладывается напряжение с выхода генератора 19 калибровки частотой 400-500 Гц, близкой к значениям частот вибраций на лопатках. Далее сигнал калибровки проходит через те же цепи, что и в случае прохождения полезного сигнала. Таким образом, оператор может по желанию устанавливать 25 в приемной части системы любой из двух режимов работы системы Сигнал или Калибровка.

При частоте задающего генератора 6, отличающейся от 15 кГц более, чем 30 на 1 кГц, на выходе блока 4 управления напряжения нет и передатчики 3.1 - 3.N работают в режиме передачи сигнала. Если частота задающего генератора 6 равна 15 ± 1 кГц, то на выходе блока 4 управления появляется напряжение, в результате чего система переходит в режим передачи сигнала калибровки.

Изобретение позволяет повысить точность и помехоустойчивость бесконтактного тензометрического устройства в условиях длительной работы в турбомашине при изменяющихся температурах (от 20 до 125°С), ускорениях 45 до 5000 g и наличии агрессивной паро- масляной среды. Это достигается за счет полного исключения погрешностей, связанных с неодинаковыми условиями передачи сигналов тензодатчиков и 5Q калибровки; обеспечения близких частот сигнала и калибровки; значительного -уменьшения диапазона частот, занимаемого первичным спектром сигнала и калибровки, что позволяет значи35

40

рой элементы связи, передающую часть, расположенную на вращающейся части объекта контроля и содержащую N-тен- эодатчиков, выход каждого из тензо- датчиков соединен с соответствующим информационным входом соответствующего передатчика, вторые входы каждого из N передатчиков соединены с выходом блока питания, выходы N передатчиков объединены и соединены с входом первого элемента связи, вход блока питания соединен с выходом второго элемента связи, приемную часть, содержащую последовательно соединенные задаюи1 1Й генератор и усилитель, выход которого соединен с входом второго элемента связи, а также к приемников, информациопные входы которых объединены и соединены с вмходом первого элемента связи, а выход каждого из N приемников соединен с сходом соответствующего блока регнслра- ции, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, в передающл ю часть введен блок управления, а Б приемную - коммутатор частоты, причем первый вход блока управления соединен с выходом второго элемента связи, второй вход - с выходом блока питания, а выход - с управляющим входом каждого из N передатчиков, ьыход коммутатора частоты соединен с входом задающего генератора.

2. Устройство по п,1, о т л н - чающееся тем, что блок управления содержит последовательно соединенные полосовой фильтр, aMajjUTYAHbiiJ детектор, пороговый блок и стабилизатор напряжения, выход которого является выходом блока управления, выход

полосово о фильтра является входом блока управпения, а входы, со- огветственно, порогового блока и стабилизатира напряжения являются вторым иходом 6jroKa управления.

3. Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что из N передатчиков содержит последова-.

тельно соединенные источник стабили- зированног о напряжения и стабилизатор тока, выход которого является первым входом передатчика и соединен с перным входом ключа, второй вход

которого соединен с выходом генератора калибровки, вход которого соединен с третьим входом ключа, выход которого --егм;: пс. следовательио соедингкяые усили гель низкой частоты, частотный

модуляго) соединен с входом усилителя вы;;,окой частоты, выход которого HBJ-.( ;тере11,атчика, соот- ьсггс I l-yiciain; выход источника стзГ)Или- зиров,и1ного напряжения соединен с

че пк/отым уходом ключа и с соответ- с 1 ::; ккцими у11равляющд-1ми входами усили- гил;/ 4b.;jK:on частоты, частотног ко- ду;;1 -| ,;р-1 1 усилите.ия выссжой частоты, I y.o;:. 1ч:гт(ика стабилизированного

и вход ге}1сратора калиб- .noBiJi iii-ijL4 cTCH, соответственно вторьп т ipi ibi-iM входами передатчика.

.( , У(:тр;11 С гво по If 1 , и г л и - ч :i 10 Ц е е с я тем, что каждый из

К j pi;irMHHf:oB состоит из иоследова- 1 ьль: i соед неннь х усилителя высокой (Г1 ;i, чястотного детектора, фил ьт- ра частот и усш1ителя низкой lacToTH. причем вход усилит1 ля пысокой чостоть; и вь1хид усилителя низкой 4i CT :i bi яв:и1ются соответственно, нхо- ;UIM и t-ьгходом приемника.

аг.1

Фиг.з

Изобретение может быть использовано, например, при измерении деформации вращающихся турбинных лопаток. Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости устройства. Устройство содержит передающую часть, включающую блок 1 питания, N тензодатчиков 2.1 - 2.N, передатчики 3.1 - 3.N и приемную часть, включающую усилитель 5, задающий генератор 6, N блоков 7.Т - 7.N регистрации, N приемников 8.1 - 8.N. Связь между передающей и приемной частями осуществляется с помощью элементов 10 и 11 связи. В устройство введены блок 4 управления и коммута- тор 9. Это исключает погрешности, связанные с неодинаковыми условиями передачи сигналов тензодатчиков и калибровки. Обеспечиваются близкие частоты сигнала и калибровки, а также уменьшается диапазон частот, занимаемый первичным спектром сигнала и калибровки. В описании приведены примеры конкретного вьшолнения блока 4 .управления и передающей части устройства. 3 з.п. ф-лы. 3 ил. i (Л со со со