Устройство для виброакустического диагностирования двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК G01M15/00 

XJ О

to ю

vJ

Изобретение относится к диагностированию машин циклического действия, в частности, двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано для измерения параметров вибраций отдельных узлов при испытаниях двигателя:

Целью изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости диагностирования двигателя,

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 (а,б,в,г,д,е,ж,з, и,к,л,м,н,о,п) - осциллограммы сигналов на выходах элементов устройства.

Устройство содержит вибропреобразователь 1, предварительный усилитель 2, блок 3 полосовых фильтров, стробирующие ключи 4 и 5, пиковые детекторы 6 и 7, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 8 и 9, запоминающие блоки 10и 11, отметчик 12 начала цикла, следящий умножитель 13 частоты, делитель 14 частоты, триггер 15, инвертор 16, четыре импульсные схемы 17-20 задержки, счетчик 21 циклов, блок 22 индикации, счетчик 23 угла п.к.в., сумматоры 24 и 25. Выход вибропреобразователя 1 соединен с входом предварительного усилителя 2, выход которого соединен с входом блока 3 полосовых фильтров, выход которого соединен с первыми входами первого и второго стробирующего ключей 4 и 5. Выход первого стробирующего ключа 4 соединен с первым входом первого пикового детектора 6, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 8, выход последнего соединен с первым входом первого запоминающего блока 10, выход блока 10 соединен с первым входом сумматора 24, выход которого соединен с первым входом блока 22 индикации. Выход второго стробирующего ключа 5 соединен с первым входом второго пикового детекторе 7, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 9, выход последнего соединен с первым входом запоминающего блока 11. Выход блока 11 соединен с первым входом второго сумматора 25, выход которого подключен к второму входу блока 22 индикации. Выход отметчика 12 начала цикла соединен с первым входом счетчика 23 угла п.к.в. и входом следящего умножителя 13 частоты, выход которого соединен с входом делителя 14 частоты и вторыми входами импульсных схем 17-20 задержки. Выход делителя 14 частоты соединен с вторым входом счетчика 23 угла п.к.в. и входом триггера 15, выход которого соединен с вторым входом второго стробирующего ключа 5, первым входом третьей импульсной схемы 19 задержки и входом инвертора 16, выход которого соединен с вторым входом первого стробирующего ключа 4 и первым входом первой импульсной схемы 17 задержки, Выход первой импульсной схемы 17 задержки соединен с

вторыми входами первого пикового детектора 6, первого аналого-цифрового преобразователя 8 и первым входом второй импульсной схемы 18, выход которой соединен с третьим входом первого пикового детектора 6. Выходтретьей импульсной схемы 19 задержки соединен с вторыми входами первого пикового детектора 7, второго аналого-цифрового преобразователя 9 и первым входом четвертой импульсной схемы 20

задержки, выход которой соединен с третьим входом второго пикового детектора 7 и входом счетчика 21 циклов. Выход счетчика 21 соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров 24 и 25. Первый выход

счетчика 23 угла п.к.в, соединен с вторым входом первого запоминающего блока 10, а второй выход - с вторым входом второго запоминающего блока 11.

Устройство работает следующим образом.

С установленного на корпусе ДВС вибропреобразователя 1 вибросигнал после усиления в предварительном усилителе 2 поступает на вход блока 3 полосовых фильтров. С помощью блока 3 фильтров осуществляется настройка на резонансные частоты виброакустического канала. С выхода блока 3 фильтров профильтрованный по частоте вибрации вибросигнал (фиг.2а) поступает на

первые входы первого и второго стробиру- ющих ключей 4 и 5 для фазовой селекции. Импульсный сигнал с выхода отметчика 12 начала цикла (фиг,26) запускает следящий умножитель 13 частоты и счетчик 23 угла

поворота вала. Ча выходе следящего умножителя 13 частоты формируется импульсная последовательность с частотой следования fi Nf4, где N - целое число, fu - частота цикла действия. На выходе делителя 14 частоты формируется импульсная последовательность с частотой f2

Т где м

коэффициент деления, а на выходе триггера 15 - сигнал в форме меандра с частотой fa

утт (фиг.2в). Инвертор 16 на выходе формирует сигнал обратной полярности по отношению к сигналу на выходе триггера 15. Сигналы стриггера 15 и инвертора 16 посту- 5 пают на вторые входы соответственно первого и второго стробирующих ключей 4, 5 (фиг.2г), на выходах которых формируются проселек тированные по фазе цикла действия (углу поворота коленвала) виброимпульсы, разнесенные по времени на

(фиг.2д,е). При поступлении виброимпульсов на первые входы пиковых детекторов б,

7 в течение времени 7-rj- на выходе пикоN Тц

вых детекторов формируются сигналы с амплитудами, равными максимальным амплитудам вибросигналов- в стробах (фиг,2ж,з), Затем через интервал времени М

Nf,

-на вторые входы пиковых детекторов и

ц

и

первого и второго АЦП 8, 9 с выходов соответственно первой и третьей импульсных схем 1 и 19 задержки поступают импульсы

длительностью тгтт-г- Для включения пикоf. IM Гц

вых детекторов и аналого-цифровых преобразователей (фиг.2и,к). В этом промежутке времени происходит преобразование максимальных амплитуд вибросигналов в стробах в цифровой код и запись кодов в задоминающие блоки с выходов соответствующих аналого-цифровых преобразователей. Сигналы с выходов первой и третьей импульсных схем 17 и 19 задержек формируются по передним фронтам сигналов с выходов инвертора 16 и триггера 15 с помощью сигналов с выхода следящего умножителя 13 частоты, поступающих на вторые входы указанных импульсных схем задержек. После записи кодов в запоминающие блоки 10 и 11 по задним фронтам сигналов с выходов первой и третьей импульсных схем 17 и 19 задержек и с помощью сигналов следящего умножителя 13 частоты происходит запуск второй и четвертой импульсных схем 18 и 20 задержек, на выходах которых формируются импульсы длительностью о м г-(фиг.2л,м).

Указанные импульсы поступают на третьи входы пиковых детекторов 6, 7 и сбрасывают их в исходное состояние. Пиковые детекторы готовы для приема следующих вибросигналов. Запись кодов с выходов ПЦА в запоминающие блоки 10, 11 производится по адресам, формируемым синхронно с сигналами с выходов второго счетчика угла п.к.в., поступающими на вторые входы запоминающих блоков (фиг.2н,о). По окончании цикла действия в первом запоминающем блоке 10 получим в ячейках с нечетными адресами коды максимальных амплитуд в нечетных интервалах, во втором запоминающем блоке 11 получим в ячейках с четными адресами коды максимальных амплитуд в четных интервалах времени т-т-г- рабочего цикла двигателя.

1М Тц

10

15

20

Q

После окончания первого цикла измерения работа блоков 1-9, 12-20. 23 в последующем цикле происходит идентично предыдущему. Отличие состоит в том, что запись кодов в запоминающие блоки 10 и 11 происходит по адресам, имеющим номера на чисN , по тт ослыие предыдущих. По сигналу с

выхода четвертой импульсной схемы 20 задержки происходит подсчет циклов измерений с помощью счетчика 21 циклов. Код номера циклов поступает на вторые входы первого и второго сумматоров 24 и 25. По приходу очередного j-ro кода номера цикла на сумматорах происходит синхронное суммирование с нарастающим итогом значений максимальных амплитуд сигналов с номерами координат по углу п.к.в. К, S«M+K,+K...iN+K|raeK

в течение цикла принимает значения О,

М аа

иР - для первого стро2М .0 ТГ U N

25

30

Q

бированияи

v - М и 3 М К N У ТГ

0,-0,...0(1-й).

N v N

где в- продолжительность рабочего цикла ДЗС в градусах угла п.к.в. За время счета Р циклов счетчика 21 циклов на сумматорах 24 h 25 накопится Р результатов измерений

N

максимальных амплитуд в

М

отсчетных

5

Q

5

0

5

точках координаты рабочего цикла. После окончания заданного числа Р циклов измерений цифровые коды усредненных значений максимальных амплитуд в каждой из отсчетных точек с выходов сумматоров 24 и 25 поступают соответственно на первый и второй входы блока 22 индикации. На дисплейном экране блока 22 индикации в графической форме отображается огибающая усредненных максимальных амплитуд вибросигналов в стробах, жестко связанная с фазой рабочего цикла двигателя (фиг.2п). По величине отдельных максимумов полученной огибающей и их местоположению по углу п к.в. судят о техническом состоянии отдельных узлов двигателя.

Наличие второго канала стробирова- ния, состоящего из дополнительных строби- рующего ключа 5, пикового детектора 7, делителя 14 частоты, триггера 15, инвертора 16, четырех импульсных схем 17-20 задержки, АЦП 9, запоминающего блока 11, сумматора 25 позволяет организовать поочередное стробирование вибросигналов, исключить зависимость погрешности измерения амплитуд огибающей вибросигналов от длительности рабочего цикла. Одновременное включение АЦП и пикового детектора

позволяет исключить погрешность преобразования амплитуды вибросигнала в стробе в цифровой код. Реализация поочередных двухканальных стробирования и пикового детектирования, аналого-цифровое преобразование сигнала с выходов пиковых детекторов позволяет регистрировать полную виброграмму в виде огибающей в течение всего рабочего цикла, т.е. в режиме реального времени. Имеется также возможность получать фазовые диагностические параметры. Тем самым время измерений сокращается, что приводит к существенному уменьшению трудоемкости и повышению точности диагностирования.

Формула изобретения Устройство для виброакустического диагностирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, предварительный усилитель, блок полосовых фильтров, выход которого соединен с первым входом первого стробирующего ключа, выполненного с двумя входами, выход которого соединен с первым входом первого пикового детектора, снабженного вторым и третьим входами, отметчик начала цикла, выход которого соединен с входом сг едящего умножителя частоты, и блок индикации с двумя входами отличающееся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости диагностирования, в устройство дополнительно введены второй стробирующий ключ с двумя входами, второй пиковый детектор с тремя в одами, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, выполненные с двумя входами, первый и второй запоминающие блоки, снабженные двумя входами, первый и второй сумматоры, выполненные с двумя входами, делитель частоты, триггер, инвертор, четыре импульсные схемы задержки, каждая из которых выполнена с двумя входами, счетчик угла поворота коленвала, снабженный двумя входами и двумя выходами, счетчик циклов, причем выход первого пикового детектора соединен с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом

первого запоминающего блока, выход последнего соединен с первым входом первого сумматора, выход первого сумматора соединен с первым входом блока индикации, выход блока полосовых фильтров соединен с первым входом второго стробирующего ключа, выход которого соединен с первым входом второго пикового детектора, выход последнего соединег с первым входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго запоминающего блока, выход второго запоминающего блока соединен с первым входом второго сумматора,

выход которого соединен с вторым входом блока индикации, выход отметчика начала цикла соединен с первым входом счетчика угла поворота коленвала, первый выход которого соединен с вторым входом первого

запоминающего блока, а второй выход счетчика угла поворота коленвала соединен с вторым входом второго запоминающего блока, выход следящего умножителя частоты соединен с вторыми входами первой,

второй, третьей, и четвертой импульсных схем задержки и входом делителя частоты, выход последнего соединен с вторым входом сиетчика угла поворота коленвала и входом триггера выход которого соединен с

вторым входом стробирующего ключа, первым входом третьей импульсной схемы задержки и входом инвертора, выход инвертора соединен с вторым входом первого стробирующего ключа и первым входом первой импульсной схемы задержки, выход которой соединен с вторыми входами первого пикового детектора, первого аналого-цифрового преобразователя и входом второй импульсной схемы задержки, выход

последней подключен к третьему входу первого пикового детектора, выход третьей импульсной схемы задержки соединен с вторыми входами второго пикового детектора, второго аналого-цифрового преобразователя и входом четвертой импульсной схемы задержки, выход которой соединен с третьим входом второго пикового детектора и входом счетчика циклов, а выход счетчика циклов подключен к вторым входам первого

и второго сумматоров.

Изобретение относится к диагностированию двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить точность и снизить трудоемкость диагностирования за счет введения двухканальной схемы стробирования и пикового детектирования, двух аналогоцифровых преобразователей, сумматоров, запоминающих блоков. Устройство содержит вибропреобразователь 1, предварительный усилитель 2, блок 3 полосовых фильтров, стробирующие ключи 4, 5, пиковые детекторы б, 7, аналого-цифровые преобразователи 8, 9, запоминающие блоки 10, 11, отметчик 12 начала цикла, следящий умножитель 13 частоты, делитель 14 частоты, триггер 15, инвертор 16, четыре импульсные схемы 17-20 задержки, счетчик 21 циклов, Злок 22 индикации, счетчик 23 угла поворота коленвала и сумматоры 24, 25. На экране блока индикации регистрируется огибающая максимальных амплитуд вибросигналов в стробах синхронно с углом поворота вала двигателя при усреднении на заданном числе рабочих циклов. 2 ил. сл с

М

д

М

ln

I

ГУ

п

П П П П П П П П П П П П

П П П П П П

П

п

п

л

л

ЬD.

н

о ГП

П

-,

л

п

ГП ГП ГП

П. П

tf

V-лЛ

1-V-

п

л

л

п

П П ПCL

Г

л

п

п

(fk/ll