Способ калибровки виброизмерительной аппаратуры Советский патент 1988 года по МПК G01H1/00 

со

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для калибровки виброизме- рцтельной аппаратуры как в процессе настройки, так и при эксплуатации.

Целью изобретения является повышение ТОЧ1ГОСТИ калибровки за счет исключения влияния на результат калиброки погрешности установки выходного сигнала, управляемого напряжением генератора.

На Лиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ калибровки виброизмерительной ап паратуры; на фиг.2 - схема формирова теля опорного напряжения.

Устройство для калибровки виброизмерительной аппаратуры содержит пьезоэлектрический датчик 1, имеющий рабочий 2 и калибровочный 3 пьезоэле менты. Пьезоэлемент 3 механически связан с ра 5очим элементом 2, к которому последовательно подсоединены усилитель 4 заряда, блок 5 обработки и первый блок 6 индикации. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные усилитель 7 заряда, управляемый фазовращатель 8, формирователь 9 опорного напряжения, масштабный преобразователь 10, выход которого подключен к калибровочному пьезоэлементу 3, и к общему входу первого ключа 11, выходы которого, первый непосредственно, а второй через инвертор 12, подключены к первому входу фазового детектора 13, второй вход которого подключен к выходу усилителя 7 заряда, а выход соединен с управляющим входом управляемого фа- зовращателя 8, источник 14 опорного напряжения, подключенный к опорному входу формирователя 9 опорного напряжения и к первому входу второго ключа 15, второй вход которого соединен с общим проводом, а выход подключен к первому входу блока 16 сравнения, второй вход которого подключен к входу первого блока 6 индикации, а выход соединен с входом отсчетного бло- ка 17, дополнительный пьезодатчик 18, расположенный по отношению к датчику 1 таким образом, что форма вибрационных колебаний на них одинако-

ва-

Датчик 18 подключен к входу усилителя 7 заряда. Формирователь 9 опорного напряжения состоит из последовательно соединенных регулятора 19

(фиг.2;, первого преобразователя 20 переменного напряжения в постоянное и вычитателя 21, причем второй вход вычитателя 2I подключен к выходу второго преобразователя 22 переменного напряжения в постоянное, а выход соединен с входом усилителя 23 некомпенсации, выход которого подключен к управляющему входу регулятора 19.

Способ калибровки виброизмерительной аппаратуры осуществляют следующим образом.

Сигнал от дополнительного пьезо- датчика 18 через усилитель 7 заряда поступает на входы управляемого фазовращателя 8 и к второму входу фазового детектора 13, второй вход которого подк::; : чен через первый выход первого ключа 11 к выходу масштабного преобразователя 10. При этом фазовый детектор I3 и управляемый фазовращатель 8 обеспечивают нулевой сдвиг фаз между сигналом возбуждения и сигналом, обусловленным вибрацией объекта.

Сигнал с выхода управляемого фазовращателя 8 поступает на вход формирователя 9 опорного напряжения, выходное напряжение которого синфазно с сигналом, обусловленным вибрацией объекта.

Синфазность обеспечивается по параметру, который необходимо измерять (,амплитудное, действующее и так далее значения вибрации). В соответствии с этим, в состав формирователя 9 опорного напряжения включаются преобразователи 20 и 22 переменного напряжения в постоянное по одному из перечисленных параметров. Коэффициент передачи регулятора 10 изменяется с помощью выходного напряжения усилителя 23 некомпенсации до тех пор пока на обоих входах вычитателя 2I сигналы не сравняются.

При этом выходное напряжение формирователя 9 опорного напряжения равно напряжению источника 1А опорного напряжения, вькод которого подключен через первый вход второго ключа 15 к первому входу блока 16 сравнения. Изменяя коэффициент передачи масштабного преобразователя 10, добиваются выполнения следующего равенства:

(.и к ,

о сЬр

К и.

где и, - напряжение на выходе блока 5

обработки; К - коэффициент обратного пьезоtJo Р

эффекта;

Uj, - напряжение источника опорного напряжения;

Ug - амплитуда вибраций исследуемого объекта; Кд, - коэффициент передачи мает-

табного преобразователя 10; К - коэффициент передачи измерительного тракта. Момент равенства определяется с помощью блока 16 сравнения и отсчет- ного блока I7.

Затем подключают выход масштабного преобразователя 10 через инвертор 12 и второй выход первого ключа 11 к второму входу фазового детектора 13, При этом обеспечивается сдвиг фаз между сигналом возбуждения и сигналом, обусловленным вибрацией объекта, равный 180°. Кроме того, первый вход

блока 16 сравнения подключается через

j

второй ключ 15 к общему проводу. Изменяя коэффициент передачи масштабного преобразователя 10, добиваются следующего равенства:

и, (Ug - и,к„,рК„,)к 0.

Момент равенства определяется с помощью блока 16 сравнения и отсчет- ного блока 17. Из последнего paaeHCTY ва определяют

и.

U&

и подставляют в первое уравнение:

(и 4. . j, У 8 К К К...К„

o6f W1

(Лр «I

откуда

К

1

КО.Р(КМ,- KJ

так как коэффициент передачи обратного пьезоэффекта есть величина пос- «JQ тоянная для данного типа пьезоэлектрических датчиков.

Калибровку коэффициента передачи измерительного тракта производят по полученным значениям коэффициентов передачи масштабного преобразователя путем изменения коэффициента передачи тракта. Индикация результатов измерения после кали&ровки производится п о блоку 6 индикации.

Полученное значение коэффициента передачи измерительного тракта не зависит от величины сигнала возбуждения .

Кроме того, так как сигнал возбуждения совпадает по фазе с сигналом, обусловленным вибрацией объекта, фазовая погрешность калибровки сведена к минимуму.

Формула изобретения

Способ калибровки виброизмерительной аппаратуры,с пьезодатчиком, содержащим калибровочный элемент, заключающийся в том, что возбуждают ка- либровочный элемент пьезодатчика син- фазно, а затем противофазно с сигналом от вибрации объекта и измеряют сигнал, полученньй на выходе рабоче- го пьезодатчика, по которому определяют коэффициент передачи измерительного тракта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности калибровки, при синфазном возбуждении калибровочного элемента пьезодатчика сигнал возбуждения изменяют до равен- ства сигнала на выходе рабочего элемента пьезодатчика сигналу, получаемому с выхода источника опорного напряжения, и определяют масштабный коэффициент изменения, при противофазном возбуждении калибровочного элемента пьезодатчика сигнал возбуждения изменяют до равенства нулю сигнала на выходе рабочего элемента и измеряют при этом масштабный коэффициент изменения, а коэффициент передачи измерительного тракта опре 1еляют с учетом измеренных масштабных коэф- фициеитов при синфазном и противофазном возбуждениях калибровочного элемента.

. Ю

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для калибровки виброизмерительной аппаратуры как в процессе настройки, так и при эксплуатации. Целью изобретения является повышение точности калибровки за счет исключения влияния на результат калибровки погрешности установки вькодного сигнала, управляемого напряжением генератора. Калибровку коэффициента передачи измерительного тракта производят по измеренным значениям коэффициентов передачи масштабного преобразователя при синфазном и противофазном возбуждениях путем изменения коэффициента передачи тракта. Полученное значение коэффициента передачи измерительного тракта не зависит от величины сигнала возбуждения и от фазовой погрепшо- сти, так как сигнал возбуждения совпадает по фазе с сигналом, обусловленным вибрацией объекта, 2 ил. с б (Л