Устройство для контроля вибраций Советский патент 1991 года по МПК G01H17/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния движущихся частей машин в процессе их эксплуатации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения отношения периода гармоники, имеющей большую амплитуду, к периоду оборотной частоты.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для контроля вибраций содержит последовательно соединенные вибропреобразователь 1, усилитель 2, первый амплитудный детектор 3 и индикатор 4, последовательно соединенные ограничитель 5, вход, которого соединен с выходом усилителя 2, интегратор 6, схему 7 выборки и запоминания, первое дифференцирующее звено 8, второй амплитудный детектор 9, масштабирующий усилитель 10, суммирующий усилитель 11, пороговый элемент 12 и исполнительный механизм 13, второе дифференцирующее звено

14,вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора 3 м вторым входом суммирующего усилителя 11, а выход - с третьим зходом суммирующего усилителя 11. первый формирователь 15, вход которого соединен с выходом ограничителя 5. а выход - с управляющим входом схемы 7 выборки и запоминания, схему 16 сброса, вход которой соединен с выходом формирователя 15, а выход - с управляющим входом интегратора 6, последовательно соединенные датчик 17 оборотов, умножитель 18 частоты, элемент И 19, счетчик 20, регистр 21 памяти и цифровой индикатор 22, последовательно соединенные триггер 23, вход которого соединен с выходом первого формирователя

15,второй формирователь 24 и элемент 25 задержки, выход которого соединен с входом Сброс счетчика 20, и второй пороговый элемент 26. вход которого ссэдинен с выходом второго амплитудного детектора 9, а выход - с вторым входом элемента И 19, третий вход которого соединен с выходом триггера 23, а вход Запись регистра памятм соединен с выходом второго формирователя 24.

Устройство работает следующим обрезом,

Сигнал с выхода вибропреобразователя 1 через усилитель 2 поступает на вход первого амплитудного детектора 3, выпрямляется и сглаживается и подается на индикатор 4, где отображается среднее значение измеряемой величины,

С выхода первого амплитудного детектора 3 среднее значение выпрямленного напряжения поступает иа второй вход суммирующего усилителя 1 ,а через рторое дифференцирующее звено 14 - на третий вход суммирующего усилителя 11 поступает напряжение, пропорциональное скорости нарастания измеряемой величины.

Сигнал x(t) с выхода усилителя 2 поступает через ограничитель 5 на вход интегратора 6.

С выхода датчика 17 оборотов сигнал с периодом Т0 поступает на умножитель 18 частоты, с выхода которого импульсы с iac- тотой f К/То, где К- коэффициент умножения частоты, поступают на первый вход элемента И 19, на второй вход которого поступает сиг нал с выхода порогового элемента 26.

На выходе ограничителя 5 формируются импульсы U0 положительной полярности с постоянной амплитудой и длительностью, равной времени превышения напряжением x(t) напряжения нулевого уровня.

На гзыходе интегратора 6 формируются пилообразные импульсы с амплитудой А, пропорциональной длительности сов U0.

Первый формирователь 15 формирует короткий импульс U i в момент спада фронта импульсов Uo. Импульс Ui поступает нз управляющий вход схемы 7 выборки и зэпоми- . нания. Во время действия импульса Ui амплитуда сигнала не сигнальном входе схемы 7 выборки и запоминания равна А, Это значение сигнала запоминается схемой 7 выборки и запоминания и через первое дифференцирующее звено 8, второй амплитудный детектор 9 и масштабирующий усилитель 10 поступает нз вход суммирующего усилителя 11.

Импульс Ui поступает на вход ехемь 16 сброса, на выходе которой формируется короткий импульс U2 в момент окончания импульса Ui.

Импульс U2 поступает на вход сброса интегратора б и устанавливает его в исходное состояние, при котором сигнал на его выходе равен нулю.

Импульс Ui поступает на счетный вход триггера 23 и переключает его состояние. На выходе триггера 23 формируются положительные импульсы длительностью Тх, которые поступают на третий вход элемента И 19.

На выходе схемы 7 выборки и запоминания формируется ступенчатый сигнал, величина которого пропорциональна текущему значению времени превышения сигналом

0 x(t} нулевого уровня.

Если сигнал с вибропреобразователя 1 является периодическим, то сигнал на выходе схемы 7 выборки и запоминания будет постоянным (например, для синусоидально5 го сигнала x(t) X0sin 2л t/Tx сигнал на выходе CXCML: 7 выборки и запоминания будет пропорционален Тх), а длительность импульсов на выходе триггера будет равна периоду x(t). На выходе первого дифференци0 рующего звена 12 сигнал будет равен нулю. Поэтому на первом входе суммирующего усилителя 11 сигнал будет равен нулю, т.е. для периодического сигнала сигнал на выходе суммирующего усилителя 14 зависит

5 лишь от среднего значения измеряемой величины и скорости нарастания среднего значения.

Нулевой сигнал с выхода второго амплитудного детектора 9 поступает на вход

0 второго порогового элемента 26, на выходе которого при этом формируется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход элемента И 19.

Таким образам, если сигнал x(t) - пери5 одический, то счетчик 20 будет считать импульсы с частотой f К/ Го. поступающие через элемент И 19 с выхода умножителя 18 частоты за время Тх.

В счетчике 20 формируется число N f

0 Тк К Тх/То, которое фиксируется в регистре 21 памяти в момент поступления на его вход Запись короткого импульса Уз с выхода второго формирователя 24 в момент спада фронта импульсов с выхода триггера

5 23, после чего задержанный элементом 25 задержки импульс Us поступает на вход Сброс счетчика 20, устанавливая его в исходное состояние. Число N, зафиксированное в регистре 21 памяти, пропорционально

0 отношению периода периодической составляющей вибрации к периоду вращения детали. Это число отображается на цифровом индикаторе 22 и позволяет идентифициро5 вать источник повышенной вибрации.

Есл сигнал с вибропреобразователя 1 является случайным, то сигнал на выходе схемы 7 выборки и запоминания будет изменяться случайным образом, пропорционально текущему значению времени превышения сигналом нулевого уровня.

Случайный сигнал с выхода схемы 7 выборки и запоминания после первого дифференцирующего звена 8 выпрямляется во втором амплитудном детекторе 9, и через масштабирующий усилитель 10 среднее значение производной этого сигнала поступает на первый вход суммирующего усилителя 11.

Сигнал с выхода второго амплитудного детектора 9 вызовет срабатывание второго порогового элемента 26. Сигнал логического нуля с выхода второго порогового элемента 26 заблокирует прохождение импульсов с выхода умножителя частоты 18 через эле- мент И 19 на вход счетчика 20.

Счетчик 20 будет находиться в нулевом состоянии, в регистре 21 памяти и на индикаторе 22 будет фиксироваться нуль, что указывает на случайный характер вибрации.

Сигнал с выхода суммирующего усилителя 11 через пороговый элемент 12 включает исполнительный механизм 13, который служит для подачи сигнала предупреждения об опасном изменении характера или уровня вибрации или для отключения контролируемой машины.

Формула изобретения

Устройство для контроля вибраций, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, усилитель, первый амплитудный детектор и индикатор, последовательно соединенные ограничитель, вход которого соединен с выходом усилителя, ин

тегратор, схему выборки и запоминания, первое дифференцирующее звено, второй амплитудный детектор, масштабирующий усилителв, суммирующий усилитель, пороговый элемент и исполнительный механизм, второе дифференцирующее звено, вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора и вторым входом суммирующего усилителя, а выход - с третьим входом суммирующего усилителя, формирователь, вход которого соединен с выходом ограничителя, а выход - с управляющим входом схемы выборки и запоминания, и схему сброса, вход которой соединен С выходом формирователя, а выход - с управляющим входом интегратора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено последовательно соединенными датчиком оборотов, умножителем частоты, элементом И, счетчиком, регистром памяти и цифровым индикатором, последовательно соединенными триггером, счетный вход которого соединен с выходом формирователя, вторым формирователем и элементом задержки, выход которого соединен с входом Сброс счетчика, и вторым пороговым элементом, вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, а выход - с вторым входом элемента И, третий вход которого соединен с выходом триггера, а вход Запись регистра памяти соединен с выходом второго формирователя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния движущихся частей машин в процессе их эксплуатации. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения отношения периода гармоники, имеющей большую амплитуду, к периоду оборотной частоты. В процессе работы устройство контролирует общий уровень вибраций и в том случае, если это превышение определяется одной из гармоник, определяет отношение периода этой гармоники к периоду оборотной частоты. 1 ил.