Бесконтактное тензометрическое устройство Советский патент 1991 года по МПК G01B7/16 

фиг.г

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения динамических деформаций вращающихся деталей.

Цель изобретения - повышение точности за счет автоматической коррекции сигналом калибровки.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема передатчика; на фиг. 3 - блок-схема приемника.

Бесконтактное тензометрическое устройство содержит питающий элемент 1 связи, элементы 2.1-2.N связи, вра- щающуюся часть, которая состоит из последовательно соединенных тензодат- чиков 3.1-3.N и передатчиков 4.1-4.N, выходы которых соединены с входами элементов 2.1-2.N связи, неподвижную часть, которая состоит из последовательно соединенных задающего генератора 5 и усилителя 6, выход которого соединен с входом питающего элемента 1 связи, из последовательно соеди- ненных приемников 7.1-7.N н регистраторов 8.1-8.N, а выходы элементов 2.1-2.N связи соединены с входами приемников 7.1-7.N, каждый из передатчиков 4.1-4.N имеет последователь- но соединенные частотный модулятор 9 усилитель 10 низкой частоты (УНЧ) и времяимпульсный преобразователь 11 . (ВИП), выход которого соединен с сооветствующим элементом 2 связи, резис тор 12, первый вывод которого соединен с первым выводом тензодатчика 3 и вторым входом частотного модулятора 9, второй вывод резистора 12 соединен с земляной шиной, источник 13 постоянного тока (И11Т), выход которого соединен с вторым выводом тензодатчика 3 и вторым входом усилителя 10 низкой частоты, и блок 14 питания вход которого соединен с соответст- вующим выходом питающего элемента 1 связи, выход - с входом ИПТ 13, с вторым входом частотного модулятора 9, третьим входом усилителя 10 низкой частоты и вторым входом ВИП 11, а третий управляющий вход частотного модулятора 9 соединен с соответствующим выходом питающего элемента 1 связи, каждый из приемников 7.1-7.N имеет последовательно соединенные формирователь 15, демодулятор 16, фильтр 17 низкой частоты, полосовой фильтр 18 и делитель 19 напряжения, последовательно соединенные второй

полосовой фильтр 20 калибровки и амплитудный детектор 21, вход второго полосового фильтра 20 калибровки соединен с выходом фильтра 17 низкой частоты, выход амплитудного детектора 21 соединен с вторым входом делителя 19 напряжения, а вход формирователя-ограничителя 15 соединен с выходом соответствующего элемента 2 связи. Питающий элемент 1 связи может быть выполнен в виде вращающегося трансформатора, элемент 2 связи - в виде вращающегося конденсатора.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение низкой частоты прямоугольной формы с выхода задающего генератора 5 через усилитель 6 поступает на вход питающего элемента 1 связи, с выходов которого передаются напряжения, частота которых определяется задающим генератора 5, а амплитуда - коэффициентом преобразования питающего элемента 1 связи. Эти напряжения подаются на управляющие входы соответствующих передатчиков 4.1- 4.N. На выходе блока 14 питания каждого передатчика формируется постоянное стабилизированное напряжение, которое является питающим для электронных функциональных узлов соответствующего передатчика. Сопротивление тензодатчика 3 изменяется под воздействием приложенных к нему динамических деформаций. В результате на тензодат- чике 3 присутствует переменное напряжение U(, пропорциональное динамическим деформациям. Это напряжение подается на второй вход УНЧ 10 и может быть задано в следующем виде:

и, i0ARr,

где 10 - выходной ток ИПТ 13;

ДИТ - приращение сопротивления

тензодатчика 3 под воздействием динамических деформаций.

С помощью резистора 12 на вход частотного модулятора 9 подается постоянное напряжение Ugi которое пропорционально току 10 через тензодат- чик 3 и записывается в виде

U,

R о

где RO - величина сопротивления резистора 12 .

Частотный модулятор 9 управляется напряжением низкой частоты прямо

угольной формы, которое подается с соответствующего выхода питающего элемента 1 связи. В результате на выходе частотного модулятора 9 выделяется напряжение Ug, частота которого определяется частртой задающего генератора 5. Это напряжение выступает в качестве напряжения калибровки. Для возможности разделения напряжени калибровки и сигнала в приемнике 7 частота задающего генератора 5 должна быть меньше, как минимум, на порядок нижней частоты измеряемых деформаций.

Напряжения U(, U2 усиливаются в УНЧ 10 и подаются на ВИЛ 11. Выходным сигналом ВИП 11 является последовательность импульсов высокой частоты, которые модулированы по длительности или по частоте следования входным информационным сигналом.

Применение в передатчике А ВИП 11 в котором осуществляется широтно- импульсная или частотно-импульсная модуляция, позволяет повысить помехоустойчивость передачи информации через соответствующий элемент 2.1- 2.N связи. С выхода каждого элемент 2.1-2.N связи сигналы поступают на вход соответствующего приемника 7.1-7.N.

При прохождении импульсов через элементы 2.1-2. N связи их форма искажается. Поэтому в приемнике 7 необходимо применение формирователя-огра ничителя 15. Далее с выхода формирователя-ограничителя 15 суммарный сигнал детектируется в демодуляторе 16

и, -пройдя через фильтр 1/ низкой частоты, поступает на входы полосовых фильтров 18 и 20 сигнала и калибровки. На выходах полосовых фильтров 18 и 20 выделяются соответственно напряжение U, пропорциональное динамическим деформациям, и напряжение U2 калибровки. Выражения для этих напряжений могут быть записаны в виде i

и,

и,к„р

,URTK

пр

и2 и2кпр

где Кпр- общий коэффициент преобразования тракта передачи информации.

На выходе амплитудного детектора 21 формируется постоянное напряжение, определяемое амплитудой напряжения калибровки Ug. Это постоянное напряжение калибровки подается на второй

вход делителя 19 напряжения, на первый вход которого подается переменнее напряжение U . На выходе делителя 19 напряжения выделяется переменное напряжение U,, пропорциональное отно- шению напряжений U( и Uj и определяемое выражением

0

5

5

0

5

0

5

0

5

,. 4

Ui Формул

URj

RO

а изобретения 1. Бесконтактное тензометрическое устройство, содержащее элемент связи, питающий элемент связи, вращающуюся чайть, которая состоит из последовательно соединенных N тензодатчиков и N передатчиков, каждый из которых имеет последовательно соединенные блок питания и усилитель низкой частоты, а также источник постоянного тока и частотный модулятор, первый вход которого и вход блока питания соединены с выходом питающего элемента связи, неподвижную часть, которая состоит из последовательно соединенных задающего генератора и усилителя, последовательно соединенных N приемников н N регистраторов, а каждый N приемник выполнен в гиде последовательно соединенных демодулятора и фильтра низкой частоты, о т- личающее ся тем, что, с целью повышения точности за счет автоматической коррекции сигналом калибровки, передатчик снабжен резистором, первый вывод которого соединен с первым выводом тензодатчика и вторым входом частотного модулятора, второй вывод резистора соединен с земляной шиной, Q времяцмпульсным преобразователем, первый вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, второй вход соединен с выходом блока питания, а выход - с входом элемента связи, вход источника постоянного то- ,ка и третий вход частотного модулятора соединены с выходом блока питания, РЫХОД источника постоянного тока соединен с вторым выводом тензодатчика и с первым входом усилителя низкой частоты, а выход частотного модулятора соединен с вторым входом усилителя низкой частоты, приемник снабжен формирователем-ограничителем, вход которого соединен с выходом элемента связи, последовательно соединенными первым голосовым фильтром и делителем напряжения, выход которого соединен с регистратором, последовательно соединенными вторым полосовым фильтром и амплитудным детектором, выход которого соединен с вторым входом делителя напряжения, выход фильтра низкой частоты соединен также с входом второго полосового фильтра, а управляющий вход каждого из N передатчиков соединен с соответствующим выходом питающего элемента связи.

2. Устройство по п. отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено N элементами связи, выход каждого из N передатчиков соединен с входом соответствующего N элемента связи, выход которого соединен с входом соответствующего N приемника.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения динамических деформаций вращающихся турбинных лопаток газотурбинного двигателя.. Цель изобретения - повышение точности за счет автоматической коррекции сигналом калибровки. Переменное напряжение, пропорциональное динамическим деформациям, снимается с тенэодатчика 3 и подается на первый вход усилителя 10 низкой частоты. На выходе частотного модулятора 9 выделяется напряжение, амплитуда которого пропорциональна току через тензодатчик 3, а частота определяется частотой задающего генератора. Это напряжение используется в качестве напряжения калибровки. Напряжения сигнала деформации и калибровки далее проходят через тракт преобразования, включающего в себя усилитель 10 низкой частоты, времяимпульсный преобразователь 11, соответствующий сигнальный элемент связи, соответствующий приемник, где выделяется напряжение, пропорциональное динамическим деформациям, которое автоматически корректируется сигналом калибровки при работе устройства в жестких экстремальных условиях. Это напряжение регистрируется соответствуюшим регистратором. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. $ (/

Фю.1

ft«.J