Устройство для определения вектора дисбаланса Советский патент 1987 года по МПК G01M1/22 

1350513

Изобретение относится к балансичифа

ровочной технике и может быть использовано для определения вектора дисбаланса ротора, например турбомашишл

Цель изобретения - повышение точности за счет повьппения чувствительности устройства к выделению вектора дисбаланса путем формирования опорных напряжений (синусного и косинусного) от метки на роторе и управления Изменением коэффициента умножения частоты импульсов, формирующих опорные напряжения;

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема умножителя частоты импульсов с переменным коэффициентом умножения.

Устройство для определения вектора дисбаланса ротора 1 содержит последовательно соединенные датчик 2 дисбаланса и синхронный детектор 3, выполненный в виде последовательно соединенных перемножителя 4 и интегратора 5 синфазной компоненты, датчик 6 метки, источник 7 опорного напряжения, выполненный в виде умножителя 8 частоты импульсов, последовательно соединенных второго перемножителя 9, вход которого соединен с выходом датчика 2 дисбаланса, и интегратора 10 квадратурной компоненты соединенных с его выходом компаратора 1 1 , компаратора 12 плюса и компаратора 13 минуса, выходы которых сое . динены с соответствующими входами умножителя 8 частоты импульсов, счетчик 14 импульсов и соединенных с его информационным выходом формирователей 15 и 16 синусоидального и коси- нусоидального опорных напряжений, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого и второго перемножителей 4 и 9, и схему 17 измерения фазы, выполненную в виде последовательно соединенных триггера 18, первый вход которого связан с соединенными между собой выходом датчика 6 метки, входом умножителя 8 частоты импульсов и вторыми входами интеграторов 5 и 10 синфазной и квадратурной Компонент, а второй - с выходом перекоса счетчика 14 импульсов, второго счетчика 19 импульсов, второй вхор которого соединен с выходом умножителя 8 частоты импульсов и входом первого сче

5

0

5

0

5

0

45

50

55

чика 14 нмиульсоБ, и индикатира 20 фазы.

Умножитель 8 частоты импульсов с переменным коэффициентом умножения может быть выполнен в виде последовательно соединенных кварцевого генератора 21, делителя 22 частоты, схемы 23 синхронизации, выход которой представляет собой выход умножителя 8 частоты импульсов, и счетчика 24 умножителя, последовательно соединенных второй схемы 25 синхронизации, первый вход которой соединен с выходом делителя 22 частоты, а второй представляет собой первый вход умножителя 8 частоты импульсов, схемы 26 задержки, двоичного счетчика 27, схемы 28 памяти, второй вход которой соединен с входом схемы 26 задержки, и схемы 29 сравнения, второй вход которой соединен с выходом счетчика 24 умножителя, неуправляемого делителя 30 частоты, вход которого соединен со вторым выходом делителя 22 частоты, управляющие входы - с выходами компараторов П-13, а выход - с вторым входом двоичного счетчика 27.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 6 метки формирует импульсы от метки, которые поступают на вход умножителя 8 частоты. На выходе умножителя 8 частоты формируется последовательность импульсов с частотой, необходимой-для формирования, например методом ступенчатой аппроксимации .опррных сигналов. Эта последовательность импульсов поступает на счетчик 14 импульсов, емкость которого равна, например числу ступеней аппроксимации опорных сигналов. Информационные выходы счетчика 14 импульсов управляют формирователем 15 синусоидального и формирователем 16 косинусоидального опорных напряжений. Сформированные си гусоидальные и косинусоидальные опорные напряжения с формирователей 15 и 16 соответственно поступают на соответствующий вход перемножителей 4 и 9. На другие входы перемнойсителей 4 и 9 с датчика 2 дисбаланса поступает сигнал вибрации ротора 1. С выходов перемножителей 4 и 9 сигналы поступают на входы интеграторов 5 и 10 синфазной и квадратурной составляющих, на другие входы которых поступает сигнаш от датчика 6 метки. На выходах интеграторов 5 и 10 формируется соответственно синфазная и квадратурная компоненты сигнала дисбаланса. Сигнал квадратурной компоненты с выхода интегратора 10 подается на входы компараторов 11-13 нуля , плюса и минуса, которые выдают единичные сигналы в зависимости от величины и знака квадратурной компоненты. С выходов компараторов 11-13 сигналы подаются на управляю- пще входы умножителя 8 частоты с переменным коэффициентом умножения. На вход умножителя 8 частоты (фиг.2) с датчика 6 метки поступает импульс11ый сигнал с частотой fg , который после синхронизации в схеме 25 с частотой f через схему 26 задержки поступает на вход Сброс управляемого счетчика 27, на счетный вход которого пос- тупают импульсы с выхода делителя 30 частоты с частотой следованияf „/Кз- Накопленное в течение времени периода Tgjj 1 /fj число импульсов , с управляющего счетчика 27 поступает в виде разрядного двоичного кода на вход схемы 28 памяти и по переднему фронту сигнала с частотой fg записывается в схеме 28 памяти. Этим же сигналом, задержанным в схеме 26 задержки, сбрасывается в ноль счетчик 27, и по следний начинает вновь накапливать поступающие на его вход импульсы (измерять следующий период Т ). Таким образом, с выхода схемы

28памяти на вход схемы 29 сравнения поступает разрядный двоичный код числа ге-к пропорциональный длительности периода Т умножаемой частоты (N,, Т„ .€„ /К) . На - вход счетчика 24 умножителя поступают импульсы с частотой f и накапливаемое в нем число N в двоичном . коде поступает на другой вход схемы

29сравнения, на выходе которого при достижении числом N величины числа вьфабатывается сигнал логическая , поступающий на схему 23 синхронизации. С приходом этих импульсов на выходе схемы 23 синхронизации появляются импульсы f,|,ix , сбра- сываюпще счетчик 24 умножителя в начальное состояние, и последний начи- .нает опять считать импульсы f, , поступающие на его вход. Каждому сбросу в ноль счетчика 24 умножителя соответствует выдача одного импульса на умножитель 8 частоты. Частота следо-

0

5

0

5

0

5

0

5

0

вания этих ИМПУЛЬСОВ f К. /Т

вых 3 fl

f вх

Таким образом, от сигналов компараторов 12 и 13, поступающих на входы делителя 30 частоты, коэффициент умножения умножителя 8 устанавливается больше или меньше емкости счетчика 14 импульсов, в свою очередь определяющего число ступеней аппроксимации опорных напряжений до тех пор, пока квадратурная компонента с выхода интегратора 10 не станет равной нулю, и тогда компаратор II установит коэффициент умножения умножителя 8 частоты, равным емкости счетчика 14 импульсов. В этот момент сигнал на выходе интегратора 5 синфазной компоненты максимален и пропорционален величине вектора дисбаланса.

Фаза вектора дисбаланса измеряется схемой I7 измерения фазы, на вход триггера 18 приходят сигналы с датчика 6 метки, открывающие временные ворота второго счетчика 19 импульсов с выхода триггера 18, а на другой установочный вход триггера 18 поступают импульсы счетчика 14 импульсов. За сформированный временной интервал в счетчик 19 импульсов засчитывается число импульсов с выхода умножителя 8 частоты, пропорциональное фазе вектора .дисбаланса. Это число выводится на схему 20 индикации.

Преимуществом предлагаемого устройства является повышение чувствительности благодаря введению умножителя частоты с переменным коэффициентом умножения, а также возможность осуществления гармонического анализа составляющих вибрации независимо от их соотношения с измерением величины и фазы этих составляющих при управлении .значением коэффициента делегшя делителя с переменным коэффициентом деления, производимым вычислительной машиной или оператором.

Кроме того, может быть {товьшгена точность измерения за счет выполнения устройства полностью цифровым.

Формула изобретения

1. Устройство для определения g вектора дисбаланса, содержащее последовательно соединенные датчик вибрации, перемножитель и интегратор синфазной компоненты, выход которого предназначен для соединения с указа513

телем величины дисбаланса, умножитель частоты импульсов, последовательно соединенные второй перемножи- тель, вход которого соединен с выходом датчика дисбаланса, и интегратор квадратурной компоненты,. формирователи синусоидального и косинусоидаль™ ного опорных напряжений, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих перемножителей, ком- .раратор и последовательно соединенные датчик метки и схему измерения фазы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет повышения чувствительности, оно снабжеио счетчиком импульсов, информационный выход которого соединен с входами формирователей синусоидально- го и косинусоидального опорных напря- жений, а выход переноса - с вторым входом схемы измерения фазы, компаратором плюса и компаратором минуса.

Составитель 10.Круглев Редактор С.Патрушева Техред Л.Олийнык

Заказ 5277/41Тираж 776Подписное

ВНИИПИ 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.

136

входы которых связаны с соединенными между собой входом компаратора и выходом второго перемножителя, умножитель частоты импульсов выполнен с пер.еменным коэффициен том умножения, его первый вход соединен с выходом датчика метки и вторыми входами обоих интеграторов, второй, третий и четвертый - с выходами соответствующих компараторов, а выход - с входом счетчика импульсов и третьим входом схемы измерения фазы.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что схема измерения фазы выполнена в виде последовательно соединенных триггера, входы которого представляют собой первый и второй входы схемы измерения фазы, второго .счетчика импульсов, второй вход которого представляет собой третий вход схемы измерения фазы, и индикатора фазы.

Корректор Г.Решетник

Изобретение относится к балак-. сировочной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет повышения чувствительности устройства к выделению вектора дисбалан- са. Сигнал с датчика 2 вибрации проходит через синхронный детектор 3, связанный с источником 7 опорных напряжений, на указатель величины дисбаланса. Емкость счетчика 14 импуль-- сов определяет количество ступеней аппроксимации опорных напряжений. Фаза измеряемого сигнала определяется в схеме 17 измерения фазы, связанной с датчиком 6 метки и источником 7 опорных напряжений. I з.п. ф-лы. 2 ил.. I (Л со СП :п со