УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ Советский патент 1969 года по МПК G01R23/16 G06G7/19 

Изобретение относится к аппаратуре для испытания машин и механизмов.

Известно, что гармонический анализ величин, .характеризуюоди.х движение вращающихся объектов, нанример винта вертолета, наиболее полно характеризует условия работы.

Известны устройства для гармонического анализа этих величин, содержащие датчики, преобразующие силы, моменты, перемещения в электрические величины, и генератор опорных прямоугольных напряжений, частоты которых соответствуют определяемы гармоникам, приводимый во вращение от испытуемого объекта.

В этих устройствах Проинтегрированный сигнал датчи.ка уравновещивается соответствующей долей опорного напряжения, раздельно по синусной и косинусной составляющим. Такое устройство принципиально может дать истинные значения гармонических составляющих только линейных объектов, не говоря уже о неудобстве раздельного уравновешивания обеих составляющих.

Цель изобретения - полная автоматизация измерения и существенное повышение точности.

одна относительно другой на 1:4 окружности, где п - номер измеряемой гармоники и ротора, выполиенного из набора немагнитных дисков, по одному на каждую контролнруемую гармонику с укрепленными иа ннх кольцами из магнитолшгкого материала, на которых вдоль образующих или радиально сделаны вырезы по форме полуволны синусоиды глубиной, равной ширн1не полюса датчика, чередующиеся с обеих сторон кольца, количество которых на кольце равно удвоенному номеру гармоникн. Схема преобразования сигналов датчиков контролируемой величины и онорных напряжений выполнена в внде усилителя и трех мостов, каждый из которых образован двумя вакуумнымн термопреобразователями и активными сопротивлениями, включеииыми параллельно одной диагональю к датчику контролируемой величины, s другой днагональю соответственно к источнику постоянного ианряжения и к индуктивным датчикам генератора опорных цапряжений (синусному и -косинусному), причем термопары термопреобразователей каждого моста включены одна навстречу другой в вольтметр. Таким образом, значения измеряемой величины умножаются на синусы и косинусы соответствующих углов и интегрнруются, т. е. выио.гняется алгоритм гармонического анализа. На фиг. 1 показан один из дисков генеоатора опорных напряжений с соответствующилш индуктивными датчиками; на фиг. 2 - схема преобразования сигнала контролируемой величины и опорного напряжения.

Как показано на фиг. 1, генератор опорных напряжений содержит вал /, несущий диски 2 из немагнитного материала, по одному на каждую контролируемую гармонику, с кольцами 3 из магнитомягкого материала, имеющими вдоль образующих вырезы 4, чередующиеся по обе стороны кольца так, что против выреза с одной стороны находится с другой стороны иевырезанная часть. Общее число вырезов на кольце равно удвоенному помер гармоники. Вырезы образованы полуволной синусо.иды, глубиной, равной ширине полюса датчика 5 индуктивного типа. В плоских кольцах вырезы выполняют в радиальном -направлении. Оба датчика смещены один относительного другого на 1 :4/г окружности, где п - номер гармони-ки. Таким образом, при вращении вала / контролируемых объектом в индуктивных датчиках 5 генерируются сдвинутые относительно друг друга на 90° синусоидальные напряжения с частотами, соответствующими контролируемым гармоникам. При первоначальной доводке устройства с валом сочленяют образцовый датчик Синусоидальных напряжений и, совместив его выход с выходом одного из датчиков 5 но фазе, соноставляют их, на:Пример, на экране осциллографа. В случае отклонения сигнала датчика 5 от синусоидальности осуществляют корректировку вручную, например подпиловкой кольца.

Как показано на фиг. 2, напряжения датчиков 5 включены в диагонали мостов 6 п 7, другие диагонали которых, так же :как и моста 8, включены на выход усилителя-преобразователя 9 сигнала измеряемой величины. Первая диагональ моста 8 включена в источник (ПОСТОЯННОГО напряжения. Все трн моста выполнены одинаково: два плеча образованы вакуумными термопреобразователями Г| и Т-2, активными сопротивлениями Ri и и участками сопротивления RZ, служащего для балансировки моста (обозначения показаны на мосте 8. Термопары 10 и // термопреобразователей включены одна навстречу другой в вольтметры 12, 13 и 14.

Если обозначить токи

через термопреобразователи, обусловленные напряжен и ем д а т ч и ка измеряемой величины, через i J., как пока7, а токи, обусловзано стрелками на мосте :ением, через /„, то .ленные опорным напряж в термопреобразовамгновенные значения их. теле Г складываются, а в термопреобразователе Tg вычитаются.

Е, С Пг, + н)-сгИ); о

Ir.

f, C 1((,--/„)й(шО,

где: EI EZ - электродвижущие силы термопар 10 и // термопреобразователей Т и 0 72; С - постоянный множитель; ш - угловая скорость; / - время.

Измеряемая 1вольт.метром разность э. д. с.

2, - 2 С i (i, + t,Y - i V - i.d(). и

Очевидно

(л- + .. -

{i- г н i V ly.} it,- г г nj 4iVH„,

Таким ооразом

2я2Е -Е С |4i,)/J Cj (i}. о о

5 Поскольку токи .пропорциональны соответствующим напряжениям

2-.

Я, 2 С.1,6-„й И, О

где для соответствующих мостов: Он const; (Ун i/o sin UoC.os(n(iii), что и требуется для гармонического анализа.

Предмет изобретения

Устройство для измерения гармонических составляющих сил, моментов, перемещении вращающихся объектов, например винта вертолета, содержащее датчики контролируемой величины, генератор опорных напряжений, приводимый во вращение от контролируемого объекта, источник постоянного напряжения, схему преобразования сигналов датчиков контролируемой величины и опорных напряжений и вольтметр, отличающееся тем, что, с целью автоматизации измерения и повышения точности, генератор опорных напряжений выполнен в виде статора, снабженного нндуктивными датчиками по два на каждую измеряемую гармонику, смещенны.ми один относительно другого на 1 : 4/г окружности, где п - номер измеряемой гармоники, и ротора, выполненного из набора немагнитных дисков, но одному па каждую контролируемую гармонику с укрепленными на них кольцами из магнитомягкого материала, на которых вдоль образующих или радиально сделаны вырезы по форме полуволны синусоиды глубиной, равной ширине полюса датчика, чередующиеся с обеих сторон кольца, количество которых на кольце равно удвоенному номеру гармоники, а схема преобразования сигналов датчиков контролируемой величины и опорных напряжений выг.олнена в виде усилителя и трех мостов, каждый из которых образован двумя вакуумными термопреобразователями и активными сопротивлениями, включенными параллельно одной диагональю к датчику контролируемой вели чины, а другой диагональю соответственно к

источнику ностоянного напрялсения и к индуктивным датчикам (синусному и косинзсному генератора опор.ных напряжений, иричем термопары термопреобразователей каждого моста включены одна навстречу другой в вольтмето.

5

иг.1

St

eI I.LI

9ua.2