Виброметр Советский патент 1992 года по МПК G01H11/00 

Фиг.1

Предлагаемое устройство виброметр относится к измерительной технике и предназначено для измерения механических колебаний машин и механизмов и является усовершенствованием известного устройства.

Известный виброметр содержит пьезоэлектрический вибропреобразователь, калибровочный генератор, переключатель режима работы, первый и второй входы которого соединены соответственно с выхода- мивибропреобразователяи

калибровочного генератора, последовательно соединенные регулируемый усилитель заряда, первый и второй интеграторы, переключатель измеряемых параметров и измерительный усилитель, при этом вход усилителя заряда соединен с выходом переключателя режима работы, а второй и третий входы переключателя измеряемых параметров соединены соответственно с выходами усилителя заряда и первого интегратора, среДнеквадратический и пиковый детекторы, входы которых соединены с выходом измерительного усилителя, переключатель вида измеряемой величины, два входа которого соединены соответственно с выходами среднеквадратического и пикового детекторов, элемент фиксации, вход которого соединен с выходом переключателя вида измеряемой величины, а выход - со входом элемента индикации, элемент сра- нения вход которого также соединен с выходом переключателя вида измеряемой величины,блок управления, выход которого соединен с выходом элемента сравнения, а четыре выхода соединены соответственно с управляющими входами переключателя режима работы, усилителя заряда, измерительного усилителя и элемента фиксации,

Недостатками этого устройства являются значительное время установления рабочего режима при измерении низкочастотных процессов из-за переключения коэффициента усиления виброметра при переходе из режима калибровки в режим измерения; понижение точности измерения, т.к. калибровка и измерение проводятся при разных коэффициентах усиления виброметра (совпадение только при одном из коэффициентов).

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 приведена блок-схема виброметра; на фиг. 2 - варианты его исполнения; на фиг. 3 - схема блока управления; на фиг. 4 - блок-схема калибровочного генератора; на фи. 5 - схема блока сравнения. ,

Устройство содержит пьезоэлектрический вибропреобразователь 1, калибровочный генератор 2, переключатель 3 режима работы (первый переключатель 3), первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами вибропреобразователя

1 и калибровочного генератора 2, последовательно соединенные регулируемый усилитель 4 заряда, первый интегратор 5, второй интегратор б, переключатель 7 измеряемых параметров (второй переключатель 7) и из0 мерительный усилитель 8, при этом вход усилителя А заряда соединен с выходом первого переключателя 3, а второй и третий входы второго переключателя 7 соединены соответственно с выходами усилителя 4 за5 ряда и первого интегратора 5, среднеквад- ратический и пиковый детекторы 9 и 10, входы которых соединены с выходом измерительного усилителя 8, переключатель 11 вида измеряемой величины (третий пере0 ключатель 11), два входа которого соедине- ны соответственно с выходами среднеквадратического и пикового детекторов 9 и 10, последовательно соединенные элемент 12 фиксации и элемент 13 индика5 ции, элемент 14 сравнения, при этом вход элемента 12 фиксации соединен со входом элемента 14 сравнения и соединен с выходом третьего переключателя 11 и блок 15 управления, вход которого соединен с выхо0 дом элемента 14 сравнения, четыре выхода соединены соответственно с управляющими входами первого переключателя 3, усилителя 4 заряда, измерительного усилителя 8 и элемента 12 фиксации, а третий выход

5 блока 15 управления соединен с входом калибровочного генератора 2. вход которого соединен с управляющим входом измерительного усилителя 8.

Устройство работает следующим обра0 зом.

После включения виброметра блок управления 15 подключает калибровочный генератор 2 через первый переключатель 3 режима работы к входу регулируемого уси5 лителя 4 заряда, устанавливает самый грубый предел измерения, т.е. наименьший коэффициент усиления измерительного усилителя 8, код, соответствующий этому коэф- фициенту усиления, подается на

0 калибровочный генератор 2 и устанавливает уровень калибровочного сигнала, соответствующий выбранному коэффициенту усиления, и плавно регулирует усиление усилителя заряда 4 до тех пор, пока сигнал,

5 поступающий на элемент 14 сравнения, не станет равным опорному напряжению, определяющему верхнюю границу диапазона измерения. Элемент 14 сравнения дает команду на прекращение регулирования, запоминания коэффициента преобразования

усилителя 4 заряда и установку рабочего режима, т.е. подключение к входу управляемого усилителя заряда 4 вибропреобразователя 1.

В рабочем режиме блок 15 управления автоматически устанавливает коэффициент передачи измерительного усилителя 8, соответствующим уровню измеряемого сигнала. Одновременно устанавливается и уровень калибровочного сигнала, соответствующий выбранному коэффициенту усиления.

В дальнейшем режим калибровки осуществляется лишь подключением калибровочного генератора 3 к входу усилителя 4 заряда с одновременной фиксацией показаний виброметра в элементе 12 фиксации, который обеспечивает непрерывность показаний виброметра на элементе 13 индикации.

Блок управления содержит регистр памяти 16, двоичный счетчик 17, тактовый генератор 18, формирователь импульсов 19, RS-триггер 20, двоичный счетчик 21, коммутатор 22.

Блок управления работает следующим образом.

После включения виброметра вырабатывается импульс установки блока управления в исходное состояние, т.е. двоичные счетчики 17, 21 в нулевое состояние (нулевое состояние счетчика 21 соответствует минимальному коэффициенту усиления). RS-триггер 20 - в единичное состояние, что соответствует режиму калибровки. Единичный уровень с выхода RS-триггера 20 подается на элемент фиксации 12, переключатель 3 режима работы и коммутатор 22. Коммутатор 22 устанавливает на неинвертирующем выходе уровень, запрещающий счет счетчика 21 и разрешает прохождение с элемента 14 сравнения сигнала, прекращающего счет через инвертирующий выход.

Счетчик 17 работает до тех пор, пока элемент 14 сравнения не выдаст сигнал, запрещающий счет. Этот сигнал фиксирует код, проходящий с выхода счетчика 17 на шину управления регулируемого усилителя заряда 4 в регистре памяти 16 и устанавливает на выходе RS-триггера 20 нулевой уровень, переводящий виброметр в рабочий режим, т.е. переключает переключатель режима работы 3 в положение, соотвествую- щее режиму измерения, отключает элемент 12 фиксации, в коммутаторе 22 устанавливает на инвертирующем выходе уровень, запрещающий счет счетчика 17 и обнуляющий его, и разрешает прохождение с элемента 14 сравнения сигнала, прекращающего счет

через неинвертирующий выход. Формирователь импульсов 18 формирует импульс, переводящий RS-триггер 20 в единичное состояние, т.е. в режим калибровки, через время, определяемое периодичностью калибровки.

Генератор 2 содержит генератор 23, управляемый кодом делитель 24, буферный усилитель 25.

0Блок сравнения состоит из элемента 26

ИЛИ-НЕ, компаратора 27 верхнего порога срабатывания, компаратора 28 нижнего порога срабатывания, резисторов делителя опорного напряжения 29, 30, 31. Источник

5 опорного напряжения условно не показан. Элемент 26 ИЛИ-НЕ формирует сигнал запрета счета. Для определения направления счета используется сигнал с выхода компаратора 28. Для обеспечения возмож0 ности выполнения одним блоком сравнения функций регулирования пределов измерения (грубое регулирование) и регулирования коэффициента передачи при калибровке (плавное регулирование) уровень калибро5 вечного сигнала устанавливается меньше порога срабатывания компаратора 27 на величину удвоенной погрешности измерения. Блок сравнения работает следующим образом: в режиме калибровки сигнал по0 ступает на вход блока 14 сравнения и находится в зоне допуска выбранного диапазона измерения. На выходах компараторов 27 и 28 формируются низкие уровни, на выходе элемента 26 ИЛИ-НЕ - высокий уровень. На

5 выходе, определяющем направление счета, низкий уровень, что переводит счетчик 21 в режим вычитания, а счетчик 17 - в режим сложения (инвертирующий вход). На неинвертирующем выходе коммутатора 22 уста0 новлен высокий уровень, запрещающий счет счетчика 21, а на инвертирующем выходе инвертирующий уровень со схемы сравнения, т.е. низкий уровень, разрешающий счет счетчика 17 и прохождения сигналов с

5 выхода счетчика 17 через регистр 16 на управляемый усилитель 4 заряда, который изменяет свое усиление до тех пор, пока сигнал, поступающий на вход блока 14 сравнения не сравняется с верхним уровнем

0 срабатывания (компаратор 2).

На выходе компаратора 2 формируется высокий уровень и, соответственно, на выходе элемента 26 ИЛИ-НЕ - низкий уровень, который, инвертируясь в коммутаторе 22,

5 запрещает счет счетчика 17, фиксирует код в регистре 16, осуществляет предварительную установку счетчика 17, т.е. устанавливает код, соответствующий уменьшению коэффициента усиления усилителя 4 заряда на величину, равную выбранному уровню

калибровочного сигнала, перебрасывает RS-триггер в состояние, определяющее рабочий режим виброметра.

Таким образом, соединение третьего выхода блока управления с входом калибровочного генератора, вход которого соединен с управляющим входом измерительного усилителя, позволяет устанавливать уровень выходного сигнала калибровочного генератора, который соответствует выбранному коэффициенту усиления, сократить время установки рабочего режима и сократить циклы работы в режиме калибровки, а также позволяет повысить точность

0

измерений, т.к. калибровка производится на том же пределе, на котором проводятся измерения, т.е. исключается погрешность делителей, упрощается блок управления за счет исключения элементов памяти и переключения при переходе из рабочего режима в режим калибровки и обратно.

Формула изобретения Виброметр по авт.св. N; 1502965, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, третий выход блока управления соединен с управляющим входом калибровочного генератора.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения параметров механических колебаний машин и механизмов. Целью изобретения является повышение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в виброметр, содержащий пьезоэлектрический вибропреобразователь 1 и калибровочный генератор 2, переключатель 3 режима работы (первый переключатель), последовательно соединенные регулируемый усилитель 4 заряда, первый и второй интеграторы 5, 6, переключатель 7 измеряемых параметров (второй переключатель), измерительный усилитель 8, среднеквадратический и пиковый детекторы 9,10, переключатель 11 вида измеряемой величины (третий переключатель), последовательно соединенные элемент 12 фиксации и элемент 13 индикации, элемент сравнения 14, введена связь третьего выхода блока 15 управления с измерительным усилителем 8, с калибровочным генератором 2, уровень выходного сигнала которого изменяется соответственно выбранному коэффициенту усиления. Вновь введенная связь позволяет производить калибровку виброметра на том же пределе, что и измерения, что повышает точность и производительность измерений и упрощает схему управления. 5 ил. 7 Ш С

р-Чр-TjL

/II4Я72

Фиг. 2

Г

Фиг.З

К12

Г

гт-

Ofn f5

Фиг .4

Фиг.5