Устройство для измерения параметров вращающегося вала Советский патент 1990 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.

Целью изобретения является обеспечение возможности одновременного измерения радиальных биений и угловой скорости вращения.

На чертеже изображена структурная схема предаагаемого устройства для измерения параметров вращающегося вала.

Устройство для измерения параметров вращающегося вала содержит СВЧ- генератор 1, приемник 2, передающую антенну 3, приемную антенну 4, исследуемый вал 5, спектроанализатор 6, частотомер 7, металлический диск 8 с зубьями о

(

Устройство для измерения параметров вращающегося вала работает следующим образом.

СВЧ-волна с частотой f, излучаемая СВЧ-генератором 1, подводится к первому входу приемника 2 и в передающую антенну 3, которая облучает металлический диск 8 с зубьями, выполненными наего боковой поверх- ности. Металлический диск 8., жестко закреплен на валу 5 соосно с ним и вращается валом 5. При движении зубьев происходит изменение фазы отраженного сигнала, вследствие чего частота отраженного сигнала оказывается сдвинутой на величину F. При перемещении одного зуба относительно облучающего

луча изменение расстояния от генератора до приемника, происходящее при перемещении зубьев, равно разности хода лучей, отраженных от .осед- ких зубьев. Ofpaжeнньй сигнал с частотой f i F принимается приемной антенной 4 и подводится ко второму входу приемника 2, На выходе приемника 2, представляющего собой смесительный детектор, вьделяется сигнал с частотой, равной частоте сдвига F. Этот сигнал поступает на вход частотомера 7, который может быть выполнен цифровым, и на вход спектроана- лизатора 6. О величине биений вала судят по соотношению гармоник спектра вьгходного сигнала, а угловую скорость вращения вала и ее стабильност определяют по частоте выходного сигнала, С целью обеспечения возможност

одновременного измерения радиальных биений и угловой скорости вращения вала вводят частотомер, а зубья и диск выполняются определенным образом.

Геометрические размеры диска и его зубьев опредапяются из соотношений в следующем порядке. Задаются любым целым числом k, т.е. k 1, 2, 3, ... и т.д. Обычно k выбирают не более t, чтобы не делать зубья слишком крупными. По заданному k и выбранному,удобному для пользователя, коэффициенту кратности а частоты, сдвига F и угловой скорости вращения вала п (обычно а 10) определяют необходимое количество зубьев диска N из соотноше1-1ия

(1)

N 60 a/k. Из соотношения

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - обеспечение возможности одновременного измерения радиальных биений и угловой скорости вращения вала. Устройство содержит СВЧ-генератор 1, приемник 2, передающую антенну 3, приемную антенну 4, вращающийся вал 5, металлический диск 8 с зубьями, жестко закрепленный на валу 5, спектроанализатор 6, частотомер 7. Определенным образом подбираются и рассчитываются геометрические размеры диска 8 и его зубьев, что позволяет получить измеряемую частоту, кратную угловой скорости вращения вала 5. О величине биений вала 5 судят по соотношению гармоник спектра выходного сигнала, а угловую скорость вращения вала 5 и ее сигнальность определяют по частоте выходного сигнала. 1 ил.

D (ctg ctйP)

М sin If cos Q

принимая значение угла падения СВЧ- излучения 9 удобным для изготовления устройства (обычно 0 равно 45) и задаваясь углом наклона грани зуба (jj и углом при верщине зуба А по известным а, и N, определяют диаметр диска D, либо задаваясь D и f3 , находят угол на1шона грани зуба ( ,

Определяют высоту зуба h и расстояние b от оси диска до оси пучка СВЧ-излучения

sinC:p(ctgCp+ ct8/3) . .. - N cosQ

b

D sintf

(4)

Параметры (О , ft не измеряются при работе устройства, а обеспечиваются при его изготовлении. Так, например, необходимый угол наклона грани зуба (О и угол при вершине зуба И обеспечиваются соответствующей заточкой дисковой фрезы и необходимой установкой ее относительно диска. Необходи- мьй угол падения СВЧ-излучения на плоскость зуба Q обеспечивается со- ответствующим взаимным расположением передающей и приемной антенн относительно диска.

Таким образом в процессе работы устройства для определения угловой скорости вращения вала измеряют лишь частоту преобразованного сигнала. Это измерение лучше всего производить 1у1фро1 ым частотомером, обеспе

,(2)

чивающим высокую точность измерений. В случае изготовления диска устройства в соответствии с указа.нными требованиями эта частота оказывается кратной-угловой скорости вращения диска с известным коэффициентом

кратности, что дает возможность определения угловой скорости вращения с достаточно высокой точностью. Так, например, в, случае выбора коэффициента кратности а 10, частотомер дает прямые показания значения угловой скорости вращения о

0

5

0

Фор мула и зобр ет ения

Устройство для Измерения параметров вращающегося вала, содержащее СВЧ-генератор, со.единенный с передающей антенной, приемную антенну, между которыми расположен исследуемый вал, на котором жестко закреплен металлический диск с зубьями, приемник, один вход которого соединен с выходом СВЧ-генератора, другой - с приемной антенной, и спектроанапизатор, вход которого соединен с выходом приемника, отличаю ще еся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного измерения ради- апьных биений и угловой скорости вращения, введен частотомер, вход которого соединен с выходом приемника, причем количество зубьев металлического диска N, диаметр диска U, высо51Ы

та зуба h и расстояние Ь от оси металлического диска до оси пут.ка СВЧ- излучения, облучающего металлический диск, определяются по формулам

N 60 аД;

( ) + -ТН sin Lp cos

SOa AsinCf (ctg t + ctg ) . ,

h Il-iHL 2

1 де a и k - целые числа)

Л - длина волны СВЧ-излучения J

Ц - угол наклона грани зуба, Р - угол при вершине зуба , и - угол падения СВЧ-излуче- ния на плоскость зуба.