Устройство для диагностики машин Советский патент 1992 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к виброакустической диагностике машин и может быть использовано для оценки технического состояния машин.

Известно устройство для диагностики машин в процессе приемосдаточных испытаний по параметрам вибрации их корпуса, когда машина работает на номинальном скоростном и нагрузочном режиме, содержащее пьезоакселерометр, усилитель заряда, тракт управления и тракт распознавания, управляемый по сигналам

тракта управления, включающий в себя блок фильтров, блок распознавания и индикатор.

Недостатком устройства является невозможность произвести самодиагностику всего измерительно-преобразовательного тракта от пьезоакселерометра до индикатора включительно в промежутках времени между диагностированием машин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для диагностики машины по вибрациям корпуса, содержащее последовательно соединенные блок контрольного сигнала,

xj О

о ю

-N

коммутатор, конденсатор, пьезоакселеро- метр, усилитель заряда и тракт распознавания, управляемый по сигналам блока управления, выход которого соединен с управляющими входами коммутатора и тракта распознавания.

Недостатком известного устройства является то, что контроль работоспособности осуществляется оператором.

Кроме того, в этом устройстве суммар- пая емкость пьезоакселерометра и соединительного кабеля шунтируется большой входной емкостью усилителя заряда (1+К), где Сое - емкость конденсатора обратной связи в усилитель заряда, К - коэффи- циент передачи усилителя без обратной связи. По этой причине изменение емкости датчика вследствие старения, изменения температуры и т.п. или обрыв его цепи при- еодит к малому относительному изменению общей емкости параллельно соединенных пьезоракселерометра с кабелем и входа усилителя заряда (Су+ Спк), на которую через конденсатор нагружен блок контрольного сигнала. Это приводит к тому, что изменение выходного сигнала устройства, работающего в режиме самодиагностики, при возникновении указанной неисправности настолько мало, что о ней нельзя достоверно судить по результатам контроля, и поэтому снижается метрологическая надеж- устройства.

Цель изобретения - повышение метрологической надежности устройства путем автоматизации процесса самодиагностики в промежутках времени между диагностикой машин.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для диагностики машин по виб- раииям корпуса, содержащем последовательно соединенные блок контрольного сигнала, включающий первый ключ, первый коммутатор, конденсатор, пьезоакселеро- метр, усилитель заряда и тракт распознава- ния, управляемый по сигналам блока управления выход которого соединен с управляющими входами коммутатора и тракта распознавания, блок управления подключен к выходу усилителя заряда и содержит последовательно соединенные блок фильтров, выделяющий полосы частот неинформативного для диагностики участка спектра вибрации, и пороговый элемент , а коммутатор содержит второй ключ переключа ющий контакт которого соединен с пьезо- акселерометром, и второй конденсатор, включенный между размыкающим и замыкающим контактами ключа, причем последний соединен с входом усилителя заряда, а емкости Ci и С2 соответственно первого и

второго конденсаторов выбраны из соотношений:

Cl C2 Спк, С2 Спк; С1 С2 + Спк, С2 Спк,

где Спк Суммарная емкость пьезоакселеро- рометра и соединительного кабеля.

На чертеже представлена схема устройства и приведены эпюры амплитудно-частотного спектра сигнала на выходе различных бликов при работе устройства в режиме самоконтроля и в режиме диагностики технического состояния машины.

Устройство для диагностики машин содержит последовательно соединенные блок

1контрольного сигнала, коммутатор 2, включающий в себя первый ключ 3 и первый конденсатор-4, пьезоакселеромет р 5, усилитель 6 заряда и тракт 7 распознавания, управляемый по сигналам блока 8 управления, выход Kjroporo соединен с управляющими входами коммутатора 2 и тракта 7 распознавания, состоящего из последовательно соединенных блока 9 фильтров, блока 10 распознавания, компаратора 11 уровней, индикатора 12. Блок 8 управления подключен к выходу усилителя 6 заряда и содержит последовательно соединенные блок 13 фильтров, выделяющий полосы частот неинформативного для диагностики участка спектра вибрации, и пороговый элемент 14, а коммутатор 2 содержит второй ключ 15, переключающий контакт которого соединен с пьезоакселерометром 5, и второй конденсатор 16, включенный между размыкающим и замыкающим контактами ключа 15, причем последний соединен с входом усилителя 6 заряда.

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 контрольного сигнала генерирует сигнал спектр которого лежит в информативной для диагностики полосе частот вибрации машины и находится в полосе поопускания блока 9 фильтров.

Блок 13 фильтров выделяет полосу частот неинформативного для диагностики участка спектра вибраций машины.

Спектр контрольного сигнала, генерируемого блоком 1, лежит вне полосы пропускания блока 13 фильтров,

Положение ключей 3 и 15 коммутатора

2на чертеже соответствует работе устройства в режиме самодиагностики когда вибрация машины отсутствует.

При этом контрольный сиги- с выхода блока 1 через замкнутый ключ 3 коммутатора 2 и конденсатор 4 пост лает на пьезоак- (.еперометроичерез размыкающий контакт

ключа 15 и конденсатор 16 на выход коммутатора 2 и вход усилителя 6 заряда, с выхода которого контрольный сигнал поступает в тракт 7 распознавания, где выделяется блоком 9 фильтров, распознается в блоке 10 распознавания и поступает на коммутатор 11, который сравнивает полученные значения диагностики признаков на выходе блока 10 с уставками, выставленными по команде блока 8 управления, и результат сравнения отображается на индикаторе 12 по системе меньше-норма-больше для каждого канала тракта 7 распознавания.

Поскольку спектр контрольного сигнала не совпадает с полосой пропускания блока 13 фильтров, то выходное напряжение последнего равно нулю (13 к) и все устройство работает в режиме самодиагностики.

При включении машины возникает вибрация, имеющая широкий спектр (5Д), кото- рая преобразуется в электрический сигнал и поступает через коммутатор 2 и усилитель 6 заряда на вход блока 8 управления и блока

13фильтров. Последний выделяет неинформативный для диагностики участок спектра вибраций, благодаря чему на его выходе появляется напряжение, пороговый элемент 14 срабатывает и переключает ключи

3 и 15 в коммутаторе 2, в сезультате чего блок 1 контрольного сигнала отключается от конденсатора 4, а сигнал с выхода пьезоп- реобразователя 5 пропорциональный вибрации диагностируемой машины, поступает на вход усилителя 6 заряда, минуя второй конденсатор 16, вследствие чего коэффици- ент усиления всего тракта возрастает. Возрастает также напряжение на выходе блока 13, что способствует надежному удержанию пороговый элемент 14 во включенном состоянии. По команде порогового элемента

14изменяются уставки компаратора 11

тракта 7 распознавания, которые теперь соответствуют классам состояния машины. Индикатор 12 отображает техническое состояние машины и режим работы всего устройства.

При включении машины, когда ее вибрации падают до нуля, выходной сигнал блока 13 фильтров также уменьшается до нуля, пороговый элемент 14 переключается и подает команду в коммутатор 2 на отпускание ключей 3 и 15 и переключение уставок в компараторе 11.

Благодаря конденсатору 16 коэффициент передачи всего тракта падает, что дополнительно способствует удержанию порогового элемента 14 в нулевом состоянии.

Чувск вительность S dlle/dc™ выходного напряжения усилителя 6 заряда к измене- нию емкости в цепи датчика будет максимальной при выборе оптимальных значений емкостей Си и Cz согласно соотношениям:

Ci С2 - С™ при Са Сп.к Ci €2 + Спк при С2 Сп к.

Таким образом, данное изобретение позволит упростить обращение с устройством мотористу-испытателю, упростить проверку работоспособности с контролем нахождения коэффициентов преобразования всего измерительно-преобразовательного тракта в заданных пределах, повысить чувствительность к измерению емкости пьезоаксе- лерометра, которая в целом характеризует его техническое состояние, и увеличить метрологическую надежность устройства диагностики в целом за счет своевременного обнаружения и устранения предотказового состояния устройства.

f I

I

X

fflj

7tf ±r

O

Ј2

if

/C

С ос

i

EL

l5/f

Ь.

f

IK

f

8

r

V

9