Устройство для анализа частотного спектра вибраций Советский патент 1980 года по МПК G01H3/08 

Изобретение относитгся к измерительной технике, в частности к устройствам для анализа частотного спектра вибраций машин и механизмов. Йзвестнр устройство для анализа частотного спектра вибраций, срдержЁвцее последовательно включенные датчик- вибраций и анализатор, а также двухкоординатный самописец, соединенный с выходом анализатора и синхронизатор перестройки фильтра анализатора с перемещением горизонтальной каретки самописца (l . Недостатком такого устройства является малая точность измерений отношений частот дискретных спектральных компонентов вследствие малой разрешающей способности полосового электрического фильтра на верхних Частотах исследуемотх) диапазон на. Известно также устройство для анализа частотного спектра вибраций, содержащее последовательно включенные датчик вибраций, гетеродинный анализатор спектра и двухкоординатный регистрирующий прибор с синхронной разверткой 2 . Однако недостатком данного устройст1ва является то, что оно не обеспечивает возможности определения отношений частот выявленных дискретных составляющих с точностью, достаточной для того, чтобы уверенно и быстро обнаружить закономерность их взаимопроявп91шя в спектре и взаимосвязь их частотного состава со скоростным режимом работы различных узлов машины. Целью изобретения является обеспечение возможности точного измерения OTHOLщений частот дискретных спектральных компонентов. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено цифровым частотомером-измерителем отношений частот, у которого вход опорной частоты соединен с выходом датчика вибраций через полосовой фильтр с плавной перестройкой, рсциллог рафом, один сигнальный вход которого соединен с выходом промежуточной частоты. а другой - с выходом гетербйнна анализа тора и эвУковык генератором в плавной перестройкой, выход которого соединен со вторым входом измерителя отношения час тот и с входом синхронизации осциллографа. Кроме того, в целью обечпечения стабильности сигналов, оно снабже1|0 двумя амплитудными компрес сорами, первой из которых включен в цепь между выходом анализатора и входом осциллографа, второй - в цепь между выходом полосового фильтра и входом опорной частоты частотомера измерителя отношений частот. На чертеже показана блок-схема устройства для анализа частотного спектра вибраций. Устройство содержит последовательно включенные датчик 1 вибраций, гетеродин нь1й анализатор 2 спектра, двухкоординатный регистрирующий прибор 3 с блоком 4 синхронной развертки. Оно снабжено также цифровым частотомером-измерителем отношений частот, у которого вход опорно частоты соединен с выходом датчика 1 вибраций через полосовой электрический фильтр 6 с плавной перестройкой, осциллографом 7, один сигнальный вхбд которого соединен с выходом промежуточной частоты, а другой с выходом гетеродина анализатора 2 и звуковым генератором 8 с плавной перестройкой, выход которого соединен со вторым входом измерителя 5 отношений частот и с входом синхронизации осциллографа 7., Кроме того, устройство снабжено двумя амплитудными компрессорами 9 и 10 первый из К1эторых включен в цепь между выходом анализатора 2 и входом осциллографа 7, и второй - в цепь между выходом полосового фильтра 6 и входом опорной частоты частотомера-измерителя 5 отношения частот.,,:.,, Устройство работает следующим образом. Полосовой электрический 4нльтр 6, с плавной перестройкой, на вход которого подается полигармонический сигнал с выхода датчика 1 вибраций, установленного на исследуемой машине (на чертеже не показана), настраивается на ту дискретн составляющую, частота которой принимается за базисную, опорную (обычно тако выМй являются дискретные составляющие на частоте вращения основного узла машины, на частоте пульсаций магнитного ля и другие, прояВляющиесяТкак п1равило значимо по сравнению с близкими по час оте составляющими спектра вибрации, что озволяет выбором соответствующей полоы пропускания фильтра хорошо отстроитья от помех). Затем сигнал опорной частоты с выхода полосового фильтра б подается через амппитудный компрессор 10 на вход опорной чжтоты частотомера-измерителя 5, на другой вход которого подается сигнал с выхода генератора 8 звуковой частоты. Амплитуднь1й компрессор 10 на счет значительного уменьшения динамического диапазона сигнала опорной частоты обеспечивает устойчивую работу частотомера-измерителя отношений частот по опорному Ёходу в случае ухода частоты опорного сигнала к краям полосы пропускания полосового фильтра 6. Узкополосный анализатор 2 частотного спектра, на вход которого подается полигармонический сигнал с датчика 1 вибраций, плавно перестраивается в исследуемом диапазоне частот путем изменения частоты его гетеродина f . вручную или автоматически при помощи сигнала, подаваемого на управлякадий вход гетеродина с выхода блока 4 синхронной развертки, с другого выхода которого по(Дается соответствующий сигнал на пере- мещение исполнительного органа регистрирующего прибора 3 по горизонтальной оси. Сигнал с выхода анализатора 2 по амплитуде, соответствующей амплитуде составляющей полигармонического сигнала с частотой , частота которого f., , где f f подается на вход отклонения (пропорционально среднеквадратичному значению сигнала) исполнительного органа регистрируклцего прибора по вертикальной оси, в результата чего осуществляется регистрация спектра вибраций исследуемой машины. В момент настройки анализатора 2 спектра на частоту какой-либо дискретной составлякяцей с частотой что oitределяется по характеру изменения амплитуды выходного сигнала, прекращается перестройка гетеродина и производатся определение отношения частоты этой дискретной составляющей к частоте дискретной составлякщей, выбранной за базов5гю. Для этого сигнал с выхода анализатора, имеющий частоту . где .- частота дискретной составлякяцей, подается через амплитудный компрессор 9 на вход вертикального отклонения луча осциллографа 7, на вход горизон ального отклонегшя луча которого подается сигнал с выхода гетеродина анализатора, при этом на экране осциллографа вы светится вращаюша яся с частотой f фигура Лиссажу типа петли гестерезиса, устойчивость которой в целях удобства измерений при значительном динамическом диапазоне сигнала с гетеродина анализатора 2 и обеспечивает амплитудный компрес сор 9. Синхронизируя зажигание луча осциллографа сигналом с генератора 8 звуковой частоты и перестраивая его ча:тоту добиваются прекрацения вроцения указанной фигуры, что соответствует в данный момент времени равенству частот сигнала с генератора и исследуемой дискретной со сгавляющей. В этот же момент времеш по цифровому индикатору частотомера-измерителя 5 отношений частот, на вход измерительного канала которого подается сигнал с генератора 8 звуковой частоты, определяется искомое отношение частот, регистрируется, после ,чего продолжают перестройку гетеродина анализатора 2 и осуществля ют аналогичным образом измерение отношений частот для других дискретньтх составляющих. формула изобретения 1. Устройство для анализа частотного спектра вибраций, содержащее последовательно включенные датчик вибршхий, гетеродинный анализатор спектра и двухкоординатный регистрирующий прибор с блоком синхронной развертки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности точного измерения отношений частот дискретных спектральных компонентов, оно снабжено цифровым частотомером-измерителем отношений частот, у которого вход опорной частоты соединен с выходом датчика вибраций через полосовой фильтр с плавной перестройкой , осциллографом, один сигнальный вход которо го соединен с выходом промежуточной частоты, а другой - с выходом гетеродина анализатора и звуковым генератором с плавной перестройкой, выход которого соединен со вторым входом измерителя бтношений частоты и с входом синхронизации осциллографа. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения стабильности сигналов, оно снабжено двумя амплитудными компрессорами, первый из которых включен в цепь между выходом анализатора и входом осциллографа, второй - в цепь между выходом полосового фильтра и входом опорной частоты частотомера-измерителя отношений частот. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1.Исакович М. М. и др. Устранение вибраций электрических машин Л., Энергия, 1969, с. 92-93. 2.Сорокин И. М. Основы радиоизмери- ельной техники. М., Энергия, 1976, . 228-238 (прототип).

. 7

ч

4

-bt(