Устройство для динамического тензометрирования деталей вращающихся объектов Советский патент 1990 года по МПК G01D5/12 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тензометрическим преобразователям, и может быть использовано в энергетике, двигателестроении и других отраслях для измерения и контроля динамических параметров (деформаций, вибраций и т.п.) вращающихся деталей машин с помощью размещенных на них тензорезисторов. Цель изобретения - повышение точности контроля путем улучшения соотношения сигнал-помеха на входе регистрирующего блока. Цель достигается за счет взаимокомпенсации низкочастотного сигнала прямоугольной формы, который используется в качестве несущего, и выделение только полезного сигнала на выходе передающего токосъемника. Устройство содержит усилитель 1 постоянного тока, генератор 2 напряжения прямоугольной формы, первую 3 и вторую 4 неподвижные катушки питающего токосъемника, резистор 5, катушку 6 индуктивности, первую неподвижную катушку 7 передающего токосъемника, питающий токосъемник 8, подвижную катушку 9 питающего токосъемника, подвижную катушку 10 передающего токосъемника, вторую неподвижную катушку 11 передающего токосъемника, передающий токосъемник 12, тензорезистор 13, регистрирующий блок 14. 1 ил.

Изобретение относится к измери- тельной технике, а именно к тензо- метрическим преобразователям, и мо- жет быть использовано в энергетике, дВигателестроении и других отраслях нэродного хозяйства для измерения и контроля динамических параметров (деформаций, вибраций и т.п.) вращающихся деталей машин с помощью размещаемых на них тензорезисторов.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем улучшения соотношения сигнал - помеха на входе регистрирующего блока.

На чертеже представлена блок- с|хема устройства для динамического т|ензометрирования деталей вращаю- пЈихся объектов.

Устройство для динамического тен- э;ометрирования деталей вращающихся Объектов содержит усилитель 1 постоянного тока, генератор 2 напряже- ия прямоугольной формы, первую 3 и вторую 4. неподв ижные катушки питающего токосъемника, резистор 5, кадушку 6 индуктивности, первую неподвижную катушку 7 передающего токосъемника, питающий токосъемник 8, подвижную катушку 9 питающего токосъемника, подвижную катушку 10 передающего токосъемника, вторую неподвижную катушку 11 передающего токосъемника 12, тензорезистор 13, ре- . гистрирующий блок 14,

Выход усилителя 1 соединен с входом генератора 2 напряжения прямоугольной формы и вторым выводом пер- Ьой неподвижной катушки передающего токосъемника, выход генератора . напряжения прямоугольной формы соединен с первыми выходами первой 3 и второй 4 неподвижных катушек и с первым выводом резистора 5, второй вывод которого соединен с первым выводом катушки 6 индуктивности, второй вывод которой соединен с первым выводом первой неподвижной катушки 7, второй вывод первой неподвижной катушки 3 соединен с входом усилителя 1 постоянного тока, второй вывод второй неподвижной катушки 4 питающего токосъемника соединен с общей шиной первый вывод подвижной катушки 9 соединен с первым выводом тензоря- зистора 13,.второй вывод которого соединен с первым выводом подвижной катушки 10 передающего токосъемника второй вывод которой соединен с вторым выводом подвижной катушки 9 питающего токосъемника 8, первый и второй выводы второй неподвижной катушки передающего токосъемника 12 ее, единены соответственно с первым и вторым входами регистрирующего блока 14.

Устройство для динамического тен-

зометрирования деталей вращающихся объектов работает следующим образом. На выходе генератора 2 напряжения формируется двуполярное напряжение , прямоугольной формы с полупериодом,

r заведомо большим периода низкой частоты контролируемого параметра. Это напряжение прикладывается к неподвижной катушке 4 питающего токосъемника 8 через низкое выходное сопротивле-

0 ние усилителя 1 постоянного тока и к последовательно соединенным резистору 5, катушке 6 индуктивности и неподвижной катушке 7 передающего токосъемника 12, Приложенное к не5 подвижной катушке 4 питающего токосъемника 8 напряжение генератора 2 вызывает в ней ток, а в неподвижной катушке 3 - ЭДС взаимной индукции, значение которой отличается от приQ ложенного напряжения на величину падения напряжения на распределенном активном сопротивлении неподвижной катушки 4. Неподвижные катушки 4 и 3 намотаны скрученными вместе с провое дами с одинаковым количеством витков,, в силу чего коэффициент связи между ними равен единице. Поскольку неподвижные катушки 4 и 3 включены встречно, то ЭДС взаимной индукции компен-

0 сирует ЭДС самоиндукции неподвижной катушки 4. Падение напряжения на активном сопротивлении неподвижной катушки 3 исключается применением усилителя 1 постоянного тока с большим 5 входным сопротивлением.

Таким образом, на вход усилителя 1 постоянного тока действует напря-- жение, равное падению напряжения на распределенном активном сопротивле- Q нии неподвижной катушки 4, Это напряжение передается усилителем 1 постоянного тока с единичным коэффициентом усиления по напряжению, суммируется с напряжением генератора 2 ,. напряжения прямоугольной формы и, таким образом, компенсирует падение напряжения на распределенном актив- ном сопротивлении неподвижной катушки 4, Компенсация падения напряжения

51

на распределенном активном сопротивлении неподвижной катушки 4 позволяет исключить его влияние и тем самым передать на вращающуюся катушку 9 (при отсутствии индуктивности рас- сеяния питающего токосъемника 8) напряжение, точно соответствующее напряжению генератора 2 напряжения прямоугольной формы.

Наличие индуктивностей рассеяния неподвижной катушки 4 и вращающейся катушки 9 питающего токосъемника 8 приводит к тому, что напряжение, индуктируемое во вращающейся катушке 9 имеет форму, близкую к прямоугольной из-за конечного времени нарастания фронтов. Под действием этого напряжения через тензорезистор 13 протекает ток соответствующей формы. При этом вершины импульсов тока прсмоду- лированы информативным током, вызванным изменением сопротивления решетки тензорезистора 13 од действием контролируемых деформаций. Этот ток, про- текая по вращающейся катушке 10 передающего токосъемника 12, вызывает в его магнитопроводе поток соответствующей формы. В неподвижной катушке 7 передающего токосъемника 12 при соответствующем выборе значений сопротивления резистора 5 индуктивности катушки 6 протекает ток одинаковый по форме с током через тензоре- зистор 13. При соответствующей фаз ровке катушек 7 и 10 поток, создаваемый током в неподвижной катушке 7, будет в противофазе с потоком, вызванным током во вращающейся катушке 10. Если при этом ампервитки катушек 7 и 10 равны, то потоки по форме близкие к прямоугольной компен сируются и на неподвижной катушке 11 передающего токосъемника 12 инду - .цируется только напряжение, пропор- циональнбе информативному току.

Формула изобретения

Устройство для динамического тен-

п

5 0 5 0 0 д

0

5

106

ометрирования деталей вращающихся объектов, содержащее усилитель постоянного тока, генератор напряжения прямоугольной фермы, тензорезис- тор, регистрирующий блок, питающий токосъемник, передающий токосъемник, первую и вторую неподвижные и подвижную катушки питающего токосъемника, первую и вторую неподвижные и подвижную катушки передающего токосъемника, выход усилителя постоянного тока соединен с входом генератора напряжения прямоугольной формы, выход которого соединен с первым выводом первой неподвижной катушки питающего токосъемника и первым выводом второй неподвижной катушки питающего токосъемника, второй вывод которой соединен с входом усилителя постоянного тока, .второй вывод первой катушки питающего -токосъемника соединен с общей шиной, первый вывод подвижной катушки питающего токосъемника соединен с первым выводом тензорезистора, второй вывод которого соединен с первым выводом подвижной катушки передающего токосъемника, второй вывод которой соединен с вторым выводом подвижной катушки питающего токосъемника, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены резистор и катушка индуктивности, первый вывод резистора соединен с выходом генератора напряжения прямоугольной формы и первыми выводами первой и второй неподвижной катушки питающего токосъемника, второй вывод резистора соединен с первым выводом катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с первым выводом первой не- - подвижной катушки передающего токосъемника, второй вывод которой соединен с выходом усилителя постоянного тока и входом генератора напряжения прямоугольной формы, первый и второй выводы второй неподвижной катушки соединены соответственно с первым и вторым входом регистрирующего блока.