Электрогидравлическая система Советский патент 1992 года по МПК F15B9/03 

(5П5 G 01 Н 17/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

(21)4785421/28 (22)22.01.90 (46)07.12.92. Бюл. №45

(71)Специальное конструкторское бюро Виброприбор

(72)А.В.Яковлев

(56) Усилитель заряда тип 2626, инструкция по эксплуатации, Брюль и Кьер, Дания.

Вибромотор, тип 2511, инструкция по эксплуатации, Брюль и Кьер, Дания - прототип.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ

/

(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение частотного диапазона за счет компенсации резонанса при сохранении динамического диапазона. Сигнал для пьезоэлектрического вибропреобразователя 1 поступает на вход усилителя 2 заряда, а затем на вход блока 9 компенсации, где фильтр с частотой, соответствующей резонансу пьезоэлектрического вибропреобразователя 1. компенсирует увеличение сигнала на резонансе. 3 ил.

V;

I

фиг.1

V

М

чО Ч

Изобретение относится к области виброизмерений и может быть использовано при построении виброизмерительных приборов и систем контроля, измерения и анализа вибрационных процессов.

Известны устройства для измерения параметров вибрации, содержащие на входе усилитель заряда соединений с измерительным трактом, в общем случае, блок интеграторов, блок фильтров, блок усилителей, блок детекторов и блок индикации. В зависимости от конкретного назначения комбинации блоков измерительного тракта могут быть различными.

Наиболее близким к предлагаемому яв- ляется устройство для измерения параметров вибрации, содержащее усилитель заряда, блок интеграторов, фильтры высоких частот, блок усилителей, фильтры нижних частот, блок детекторов и блок индикации, соединенные последовательно.

Недостатком этого устройства является то, что для измерения механических колебаний в широком диапазоне частот и широком динамическом диапазоне необходимо при- менять несколько вибропреобразователей с различными частотами собственного резонанса. Но вибропреобразователи с высокой частотой собственного резонанса имеют малые коэффициенты преобразования, что ведет к уменьшению динамического диапазона устройства.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона измеряемого сигнала при сохранении динамического диапазона уст- ройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство измерения параметров вибрации, содержащее последовательно соединенные пьезоэлектрический вибропреобразо- ватель, усилитель заряда и измерительный тракт содержащий, в общем случае, последовательно соединенные блок интеграторов, блок нормирующих усилителей, блок фильтров, блок детекторов и блок индика- ции, введен блок компенсации, выполненный в виде режекторного фильтра, дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом режекторного фильтра, а неинвертирующий вход - со входом режекторного фильтра и с выходом усилителя заряда, параллельно соединенных конденсатора и резистора, один вывод которых соединен с выходом дифференциального усилителя, а второй с входом усилителя заряда, и конденсатора обратной связи, подключенного между входом и выходом усилителя заряда.

На фиг, 1 представлена блок схема устройства для измерения параметров вибрации; на фиг. 2 - способ выполнения блока компенсации; на фиг. 3 - диаграмма, показывающая различные степени компенсации. Устройство измерения параметров вибрации содержит последовательно соединенные пьезоэлектрический вибропреобразователь 1, усилитель заряда 2 и измерительный тракт, содержащий последовательно соединенные блок интеграторов 4, блок нормирующих усилителей 5, блок фильтра 6, блок детекторов 7, блок индикации 8, причем вход блока интеграторов 4 подключен к выходу усилителя заряда 2, а также вновь введенный блок компенсации 9, входом подключенный к выходу усилителя заряда 2, а выходом - к его входу, параллельно конденсатору цепи обратной связи,

Блок компенсации 9 (см, фиг. 2) состоит из режекторного фильтра 13, дифференциального усилителя 12, инвертирующий вход которого соединен с выходом режекторного фильтра 13, а неинвертирующий вход с входом режекторного фильтра 13 и является входом блока компенсации, а выход дифференциального усилителя 12 подключен к входу цепи из параллельно соединенных конденсатора 10 и резистора 11, выход которой является выходом блока компенсации.

Устройство для измерения параметров вибрации работает следующим образом: выходное напряжение усилителя заряда 2, определяющего характеристики устройства, определяется следующим выражением:

°а)

U

вых Сю К + С где Q - входной заряд, поступающий с вибропреобразователя;

Сю - емкость конденсатора блока компенсации;,

С - емкость конденсатора цепи обратной связи усилителя заряда 2;

К - коэффициент передачи системы: дифференциальный усилитель 12 - режек- торный фильтр 13,

К U+ - U- Kia;(2)

где U+ - напряжение на неинвертирующем входе дифференциального усилителя 12;

U- - напряжение на инвертирующем входе дифференциального усилителя 12;

«13 - коэффициент передачи режекторного фильтра 13.

Из формул (1) и (2) видно, что в полосе прозрачности режекторного фильтра 13 на входы дифференциального усилителя 12 поступают синфазно сигналы одинаковой величины (Ki3 1)инаего выходе сигнал равен нулю, т. е. RC-цепь, образованная конденсатором 10 и резистором 11, отключена, и

коэффициент преобразования усилителя заряда 2 определяется конденсатором обратной связи С. В полосе прозрачности режекторного фильтра 13 (Ki3 0) дифференциальный усилитель 12 работает как повторитель напряжения, и на его выходе напряжение равно напряжению на неинвертирующем входе. Коэффициент преобразования усилителя заряда 2 определяется суммой конденсатора обратной связи с конденсатором 10.

При возрастании заряда, поступающего на усилитель заряда 2 с вибропреобразователя 1, т. е. при возрастании его коэффициента преобразования, который на резонансной частоте может увеличиваться примерно в 30 раз, для получения неизменного напряжения на выходе усилителя заряда 2, необходимо.,чтобы суммарное значение емкости конденсатора обратной связи 6 и емкости конденсатора 10 возрастало примерно в 30 раз, а изменение характеристики режекторного фильтра 13 должно соответствовать изменению амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) вибропреобразователя 1, в области резонанса, т. е. емкость конденсатора 10 должна быть примерно в 30 раз больше емкости конденсатора обратной связи С, а частота режек- ции фильтра 13 равна частоте вибропреобразователя.

На построение характеристики режекторного фильтра 13 это соотношение не влияет, т. е. оно задает только максимальную величину коэффициента преобразования устройства. Так как вибропреобразова- тель - это резонансная система со средней добротностью, что подтверждается реальными характеристиками, а частота собственного резонанса определяется конкретно для каждого изделия (заносится в паспорт) ,и практически постоянна для одного типа вибропреобразователя (определяется конструкцией), то,рассчитав элементы фильтра на частоту режекции, равную частоте резонанса вибропреобразователя, и регулировкой добротности, можно практически полностью скомпенсировать резонанс вибропреобразователя и расширить частотный диапазон измерения устройства до частоты резонанса.

Для построения виброизмерительной системы с классом точности 10 достаточная точность согласования характеристик ±10 %.

На фиг. 3 показаны степени компенсации, где а-АЧХ вибропреобразователя;

б-АЧХ режекторного фильтра и устройства s целом (штрихпунктир) при добротно- сти фильтра Q 1;

в - соответственно при добротности

фильтра Q -т .

Используя вибропреобразователь чувствительностью 10 МВ/м сек-2 с частотой

собственного резонанса 16000 Гц, верхняя

частота измерения с погрешностью ±10 %

будет равна 4800 Гц из формулы

-1 -100%.

1 /fmax 2

1 w

Скомпенсировав характеристику резонанса с помощью регулировки добротности, можно расширить полосу частот измерения

вплоть до частоты резонанса, т. е. до 16000 Гц (см, фиг. 3).

Таким образом, вновь введенный блок компенсации позволяет расширить диапазон частот измерения при сохранении динамического диапазона, устройства.

Формула изобретения Устройство для измерения параметров вибрации, содержащее последовательно соединенные пьезоэлектрический вибропреобразователь, усилитель заряда и измерительный тракт, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона при сохранении динамического диапазона, оно снабжено блоком компенсации,

выполненным в виде режекторного фильтра, дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом режекторного фильтра, а неинвер: тирующий вход - со входом режекторного

фильтра и выходом усилителя заряда, и параллельно соединенных конденсатора и резистора, один вывод которых соединен с выходом дифференциального усилителя, а другой -с входом усилителя заряда, и конденсатором обратный связи, подключенным между входом и выходом усилителя заряда.

Ј

/

-го

10

//

Jti

Входу Z

Фиг I

Фиг.З