Устройство для измерения дисбаланса Советский патент 1988 года по МПК G01M1/22 

Фиг. 1

1 .

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано как измерительное устройство для балансировочных станков а также для балансировки роторов в сборе в различных областях машиностроения и приборостроения.

1Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройсва за счет расширения частотного диапазона измерения дисбаланса

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема включения параметрического датчика дисбаланса .

Измерительное устройство содержи параметрический датчик 1 дисбаланса соединенные с его выходом две схемы

2и 3 вьщеления сигналов ортогональных проекций, выполненные каждая в виде последовательно соединенных умножителя 4 (5) сигналов и фильтра 6 (7) нижних частот, последовательно соединенные дискриг-шнатор 8 нулевых биений, блок 9 управления и генератор 10 перестраиваемой частоты, вых которого соединен с входом параметрического датчика 1 дисбаланса, датчик 11 опорного сигнала, генератор

12 опорных напряжений, вход которог соединен с вторьм входом генератора 10 перестраиваемой частоты и выходом датчика 11 опорного сигнала, а входы - с вторыми выходами соответствующих умножителей 4 и 5 сигналов, блок 13 индикации амплитуды и блок 14 индикации фазы, входы последних соединены между собой, с выходами фильтров 6 и 7 нижних частот и соответствующими входами дискриминатора 8 нулевых биений,

В качестве параметрического датчика 1 дисбаланса могут быть использованы, известные датчики резистив- ного, емкостного, трансформаторного и других типов о

Практическое подключение параметрического датчика дисбаланса показано на фиг,2. Первый вывод индуктивного датчика 1 дисбаланса подключен к выходу операгщонного усилителя 15 и неинвертирующему входу операционного усилителя 16, второй вывод - к инвертирующим. /входам операционных усилителей 15 и 16 и через опорный резистор 17 к общей ьгине. Неинвер- тируюппш вход операционного усилителя 15 подключен к выходу генератора

0

5

0

5

10 перестраиваемой частоты, а выход операционного усилителя 16 - к первым входам умножителей 4 и 5 напряжения. Схемы умножителей 4 и 5 напряжений и блоков 13 и 14 индикации амплитуды и фазы могут быть выполнены на операционных усилителях и аналоговых умножителях.

стройство работает следующим образом.

Начальную частоту генератора 10 перестраиваемой частоты устанавливают равной фиксированной частоте СОс генератора 12 опорных напряжений. При этом частота СОо выбирается значительно (в 5-10 раз) Bbmie максимальной Фурье-компоненты сигнала дисбаланса. Датчик 11 опорного сигнала осуществляет синхронизацию генератора 10 перестраиваемой частоты и генератора 12 опорных напряжений. При этом напряжение на выходах фипьт- ров 6 и 7 нижних частот равно нулю. Блок 9 управления вырабатывает сигнал, под воздействием которого изменяется частота генератора 10 перестраиваемой частоты На вькоде генератора 10 формируется сигнал

30

Up U aKcCosWt,

(1)

5

0

5

0

где CS- текущая частота сигнала на выходе генератора 10 перестраиваемой частоты. Сигнал с выхода генератора 10 перестраиваемой частоты подается на вход параметрического датчика 1 дисбаланса, выходное напряжение которого имеет вид:

п и. 2lA-sin(52;t+Lf;)U Q cCosut, (2)

d i i

где Л; - амплитуда i-й гармоники

сигнала датчика дисбаланса; Q- частота i-й гармоники сигнала датчика дисбаланса; С.|; - фазовый сдвиг i-й гармони- ки сигнала датчика дисбаланса относительно импульса, вырабатьшаемого датчиком 11 опорного сигнала. На умножителей 4 и 5 напряжения формируются сигналы

и (ntЦf)} g coвatcosi t;

п

(3)

% 21 Aie(f ; 4 ; JMai«: ° W,t.

lei

31434299

В момент времени, когда разность тотсОо СО становится равной частоО., первой гармоники сигнала датчидисбаланса, на выходе фильтров 6 нижних частот возникают постоянсоставляюпще напряжений

ос га те ци ча же гу то ве зн в об ра ба

и К AjCosq, ; U -К A,sinq),,

(4J

где А, - амплитуда первой гармоники сигнала датчика дисбаланса К - коэффициент пропорциональности,

и на выходе дискриминатора 8 нулевых биений вырабатывается сигнал, под воздействием которого блок 9 управления прекращает перестройку частоты генератора 1(J перестраиваемой частоты.

Сигналы (,4) подаются на входы блока 13 индикации амплитуды и блока 14 индикации фазы, при этом на выходе блока 13 индикации амплитуды формируется напряжение, пропорциональное значению дисбаланса

Н

).

КА

t

(5)

а на выходе блока 14 индикации фазы - напряжение, пропорциональное углу дисбаланса (

и

4

и

tgtf,.

откуда

Ср, arctg

Hi-

и;

(6;

Таким образом, в предлагаемом устройстве на входы умножителей напряжений подаются ортогональные сигналы фиксированной высокой частоты, формирование которых не вызы- вает больших затруднений. Это дает возможность существенно расширить частотный диапазон измерений снизу (до единиц терц), что позволяет

осуществлять балансировку крупногабаритных роторов при низкой частоте вращения и при наличии флуктуации -этой частоты. Сигналы высокочастотных генераторов опорных напряжений и перестраиваемой частоты могут быть получены с малым коэффициентом нелинейных искажений, что существенно повышает точность определения значения и угла дисбаланса, особенно в условиях влияния шумов и помех, обуславливающих несинусоидальный характер сигнала с выхода датчика дисбаланса.

Формула изо б-р е т е и и я

Устройство для измерения дисбаланса, содержащее параметрический датчик дисбаланса, соединенные с его выходом две схемы вьзделения сигналов ортогональных проекций, выполненные каждая в виде последовательно соединенных умножителя сигнала и фильтра нижних частот, последовательно соединенные дискриминатор нулевых биений, входы которого соединены с выходами фильтров нижних частот, и блок управлення5 генератор опорных напряжений, выходы которого соединены С вторыми входаш :ьт4ножителей сигнала, блок индикации амплитуды и блок индикации фазы, отличающе-. е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения частотного диапазона, оно снабжено генератором перестраиваемой частоты, первый вход которого соединен с выходом блока управления, а выход - с входом параметрического датчика дисбаланса, и датчиком опорного сигнала, выход которого соединен с входом генератора опорнкк напряжений и вторым входом генератора перестраиваемой частоты, а блоки индикации фазы и амплитуды выполнены соответственно в виде аналогового делителя и векторного сумматора, входы которых соединены с выходами фильтров нижних частот.

Т

.«шп

Фиг. 2

Изобретение относится к балансировочной технике. Цепь изобретения - расширение функциональных возможностей за счет расширения диапазона частот. Сигнал с параметрического датчика 1 дисбаланса, соединенного с, генератором 10 перестраиваемой частоты, обрабатывается в схемах 2 и 3 выделения сигналов ортогональных проекций. Частота генератора 10 перестраиваемой частоты изменяется по сигналу с блока 9 управления, частота генератора 12 опорных напряжений синхронизируется с помоп ю датчика 11 опорного сигнала. 1 ил. V)