Устройство для контроля механи-чЕСКОгО шуМА уСТАНОВКи Советский патент 1981 года по МПК G01H1/00 G01N29/00 

Изобретение относится к акустике и предназначено для контроля механического шума. Известно устройство для контроля механического шума установки, содержащее последовательно включенные чувствительный элемент, предусилител заряда и активный полосовой фильтр и компараторы 11 . Недостатком этого устройства является его чувствительность к помехам, так как в нем выходной сигнал появляется в тот момент, когда этот сигнал превысит заданное значение. Это может приводить к ложным срабатываниям от сигналов помех, которые возникли не в самой установке. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости путем автоматического согласования параметра срабаты вания с постоянно изменяющимся основ«ым уровнем шума установки и одно временного подавления импульсных по мел. Указанная цель достигается тем, что-устройство снабжено последовател но соединенными выпрямителем со сглаживающим звеном, усилителем с регулируемым коэффициентом усиления сигнализатором предельного значения второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а к его выходу последовательно подсоединены электронный счетчик, декодирующий и запоминающий блоЛи, а выход и вход счетчика соединены между собой через блок для возврата в исходное состояние. При этом сигнализатор предельного значения состоит из последовав тельно соединенных операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с уЪилителем.с задаваемым коэффициентом усиления и электронного триггера выход которого соединен с входом электронного с 1етчика.Кроме того триггер имеет регулируемый гистерезис, а блок возврата в исходное состояние состоит из последовательно соединенных мультивибратора с задаваемой длительностью импульса и импульсного датчика, импульсный датчик выполнен в виде ждущего мультивибратора, причем мультивибратор снабжен резистивно-емкостным звеном, устанавливающим длительность импульса. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - упрощенная схема устройства, на фиг. 3 - кривая сигнала на выходе активного полосового фильтра.

на фиг. 4 - форма выходного сигнала блока для возврата в состояние, нф фиг. 5 - форма выходного сигнала сигнализатора предельного значения, на фиг. 6 - форма кривой на выходе запоминающего блока.

Устройство содержит последовательно включенные чувствительный элемент .1, предусилитель 2 заряда и активный полосовой фильтр 3, через узловую .точку 4 соединенный с выпрямителем 5, со сглаживающим звеном, состо5пцим из конденсатора ё и резистора 7, с усилителем 8 с регулируемым коэффидиентом усилителя, с сигнализатором 9 предельного значения, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 3, третий - с узловой точкой io, а к его выходу последовательно подсоединены электронный -счетчик 11, выход и вход которого соединены между собой через блок 12 для возврата в исходное состояние, декбдируюищй 13 и запоминаххций 14 блоки. Выход электрического счетчика 11 соединен с входам блока 12 для возврата в исходное состояние через диод 15, а с входом запоминающего блока - через диод 16 в точке 17. Выход запоминающего блока обозначен точкой 18.

Выпрямитель 5 состоит из операционого усилителя 19 с входным резистором 20, в обратную связь которого включен диод 21, а выход через резистор 22 и диод 23 соединен с входом. Точка соединения диода 23 и резистора 22 соединена с включенными в обратную связь последовательно соединенными резисторами 24 и 25. Выпрямитель содержит подсоединенное к выходу сглаживающее звено, состоящее из операционного усилителя 26 с включенными с обратную связь конденсатором 6 и резистором 7.

Регулируе1 влй усилитель 8 содержит ВХОДНОЙ резистор 27 и регулируеАшй резистор 26 в цепи обратной связи, выход регулируемого усилителя через резистор 29 подсоединен к инвертируемому входу .операционного усилителя 30, вход которого подсоединен к узловой точке 4 через резистор 31, а в цепь обратной связи включен резистор 32, с выхода которого через резистор 33 сигнал поступает на электронный триггер 34, выполненный с регулируемым гистерезисом с выходом 35 и резистором 36 с диодом 37 в цепи обратной связи, выход которого соединен с входом электронного счетчика 11.

Декодирукхций блок 13, включающий в себя электронную схему совпадения 38, включен на вход вентиля 39, включенного крест накрест с вентилем 40 запоминающего блока 14. :

Устройство возврата в исходное состояние состоит из поеледовательно включенных мультивибратора 41 с задаваемой длительностью импульса с резистором 42 и конденсатором 43, и импульсного датчика, выполненного в виде ждущего мультивибратора 44, выход которого через инвертирукнций каскад 45 и диод 15 подсоединен к входу счетчика 11. Ждущий мультивибратор 44 снабжен резистивно-емкостным звеном, состоящим из резистора 46 и конденсатора 47. Вывод 48 через резистор 49 соединен с точкой соединения резисторов 29 и 31 усилителя 30. Точка 50соединена с плюсом источника питания устройства.

Устройство работает следующим образом. Измеряемый механический шум воздействует на чувствительный элемент 1. Сигнал с чувствительного элемента 1 через предусилитель 2 заряда, а также активный полосовой фильт 3 через узловую точку 4 поступает на выпрямитель 5 и через него на усилитель 8 с peгyлиpye adм по постоянно устанавливае1юлм коэффициентам усиления и дсшее на сигнализатор 9 предельного значения, на второй вход которого также подается сигнал с узловой точки 4. В зависимости от знака разности между усиленным . средним и измеряемой величиной сигнализатор 9 формирует счетные импульсы, которые подаются на электронный счетчик 11 и в блок 12 для возврата электронного счетчика 11 в исходное состояние. .

Сигналы с электронного счетчика 11 поступают на вход декодирующего блока 13, который формирует выходной сигнал, поступающий в запоминающий блок 14. Сигнал с блока 12 через диод 15 поступает на вход Сброс электронного счетчика 11. Сброс электронного счетчика 11 производится через диод 16 также при возврате запоминающего блока 14 в исходное состояние через точку 17. Выходной сигнал устройства снимается с точки 18.

При каждой отрицательной полуволне измеряемой величины, превышающей выходное напряжение усилителя 8, сигнализатор 9 предельного значения формирует положительный импульс, поступакнций на вход электронного счетчика 11. При достижении числа импульсов величины, заданной декодирующим блоком 13, срабатывает запоминающий блок 14 и на его выходе в точке .18 появляется выходной сигнал. Сигнал с выхода сигнализатора 9 предельного значения подается одновременно на блок 12 возврата в исходное состояние, который по истечении заданного времени возвращает злектронный счетчик 11 в исходное состояние. С помощью входного полосового фильтра 3 отфильтровываются промышленные помехи.

Выпрямитель 5 работает по двухполупериодной схеме. На резистор 24 через усилитель 19 и диод 23 пос.пает отрицательная полуволна входного переменного напряжения. Одновременно на вход усилителя 26 через резистор 25 подается входное напряжениё. Выходной сигнал сглаживается резистором 7 и конденсатором 6, Образующим обратную связь операционного усилчтеля 26, на .выходе которо го появляется среднее значение напржения и измеряемой величины. Это напряжение через резистор 27 подается на регулируемый усилитель 8, коэффициент усиления которого устанавливается с помощью регулируемого резистора 28, которым заДают пределное значение отношения сигнал/помеха. Выходной сигнал усилителя 8 через резистор 29 подается на вход усилителя 30, на который через резистор 31 подается сигнал с узловой точки 4. Суммарный сигнал через резистор 33 поступает на электронны триггер 34, гистерезис которого задается резистором 36 с диодом 37 в цепи обратной связи.

Счетные импульсы.напряжения Ujj с выхода 35 через выходы электронного счетчика 11 (а - и) поступают на входы (х, у) электронной схемы совпадения 38 декодирующего блока 13 и через нее при достижении заданного числа импульсов через вентиль 39 запоминающего блока 14 появляются на его выходе в точке 18.

Выходной сигнал сигнализатора 9 предельного значения подается также, на блок 12 для возврата в исходное состояние, содержащий, мультивибратор 41, длительность импульса которого устанавливают с помощью резистивно-емкостного звена, состоящего из резистора 42 и конденсатора 43. Другой ждущий мультивибратор 44 служит в качестве импульсного датчика, к выходу которого для изменения полярности сигнала подключен электронный инвертирующий каскад 45. Через точку 17, служащую для гашения сигнала на выходе (точка 18), можно осуществлять возврат в исходное состояние электронного счетчика 11, блока возврата в исход ное состояние и запоминающего блока 14 .По заданному фронту выходного импульса мультивибратора 41 подключанный ждущий мультивибратор 44 выдает короткий импульс. Следовательно, первый мультивибратор 41 служит в качестве звена задержки с задаваемым временем задержки. С помощью выходного импульса 0.44 ждущего мультивибратора 44 через инвертирующий каскад 45 и развязывающий диод 15 электронный счетчик 11 сбрасывается на нуль. Это сбрасывание на нуль

электронного счетчика 11 осуществляется всегда по истечении времени задержки, задаваемого с помощью резистора 42, после того, как измеремая величина Цд. паразитного сигнала превысит пороговое значение ид. Время задержки может составлять, например, 2 - 5 мс.

На вход усилителя 30 можно также подавать положительное напряжение служащее для блокировки сигнализатора 9 предельных значений. Это напряжение блокировки подводится через вывод 48 и резистор. 49. Оно блокирует сигнализатор 9-предельного значения и этим самым практически отключает контрольное устройство, если, например, приходится ожидать действующие кратковременно промышленные помехи в виде паразитных сигналов, частота которых находится в диапазоне частот, Включаемых системой контроля.

Для декодирования входы х и у соединяют с выходами а-и электронного счетчика 11. Если сигналы на входах X и у положительны, то электронная схема совпащения 38 на-выходе выда,ет сигнал нижнего уровня. Можно также соединить один из выходов а-у точкой 50, Находящейся под положительным потенциалом. В этом случае для входа у потребуется всего лишь один сигнал верхнего уровня, чтобы на точке 18 системы появился сигнал тревоги. Так как выходы соответствуют различным разрядам электронного счетчика 11, то путем выбора соответствующих соединений можно определять почти все числа импульсов в заданном диапазоне чисел, например, между 1 и 15, которые должны приводить к появлению сигнала на выз5оде в точке 18. .

На фиг. 3 показаны измеряемая величина U4 и среднее значение U , а также предельное значение ид за промежуток времени t. С помощью регулируемого резистора 28 выбирают предельное значение Од, которое должно быть меньше паразитного сигнала. -Это предельное значение U устанавливают например, на пятикратнуюю величину среднего значения U , вы даваемого выпрямителем 5 постоянного напряжения, как показано на диаграмме штриховыми линиями.

В момент времени tg амплитуда измеряемой величины и на входе усилителя 8 значительно меньше заданного предельного значения 13д. В момент, времени ц паразитный сигнал в виде затухающего колебания, которое может быть вызваночпри включениисилового выключателя в виде переходного процесса полосового фильтра 3, превышает предельное значение Уд и сигнализатор 9 предельного значения формирует счетный импульс на выходе 35 в виде сигнала верхнего уровня, который увеличивает пока зание эдэектронного счетчика 11 на единицу и запускает блок 12 возврата в исходное состояние. Следующая отрицательная полуволна в момент вр мени t/j выделяет еще один импульс, в то время,, как следующие амплитуды уже меньше заданного предельного зн чения UA , По истечении времени задержки Т, установленного с помощью резистора 42, в момент времени t, как показа на фиг. 4, осуществляется возврат электронного счетчика 11 в исходное сюстояние с помощью импульса ждущего мультивибратора 44 через ин вертирующий каскад 45. Среднее значение воздействия кратковреме ного паразитного импульса практичес ки не изменяется. Следовательно, преимущество предлагаемого устройст ва, состоит в том, что предельное значений Од автоматически согласуется с измерением среднего значения U . Если, например, в момент време ни tj среднее значение Un повысится, то соответственно повысится и предельное значение Кд, многократно превышая среднее значение Urr . В мо мент времени t появляется помеха, которая может привести к срабатыванию сигнала тревоги. В моменты времени t, tg, tg, t-j амплитуды колебания паразитного сигнала превышают установленное на резисторе 28 обрат ной связи предельное значение Уд и, следовательно, формируют соответству ющие счетные импульсы , которые регистрируются электронным .счетчиком 11 (см. фиг. 5). Если число импульсов, выбранное с помощью не изображенных на фиг. 2 перемычек между выходами а-и электронного счет чика 11 и положительным потенциалом в точке 50 и входами х и у электрон ной схемы совпадения 38, составляет например, 4, то после четвертого счетного импульса в момент времени tg сигнал на выходе в точке 18 изменяет свое значение с минимального уровня на максимальный и подается сигнал тревоги U , как показано на диаграмме. По истечении времени задержки Т, установленного в мультивибраторе 41 электронный счетчик 11 с помощью импульсА U44. возвращается в исходное состояние. В примере выполнения, согласно фиг. 1-6 выбрана система контроля по механическому шуму. Устройство можцо применять также для контроля состояния каркасов,. в механике разрушения, для обнаружения расшатанны:г и расслабленных элементов, а также для обнаружения трещин и для осуществления контроля вибрации ус- , тановки. Входной сигнал на узловой точке 4 электронного устройства может поступать от любого датчика значений измеряемой величины, который выдает измеряемую величину в виде переменного напряжения, величина амплитуды которой и количество колебаний определяют момент подачи сигнала тревоги.-. Формула изобретения 1 Устройство, для контроля механического шума установки, содержащее последовательно включенные чувствительный элемент, предусилитель заряда и активный полосовой фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно снабжено последовательно соединенными выпрямителем со сглаживающим звеном, усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, сигнализатором предельного значения, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а к его выходу последовательно подсоединены электронный счетчик, декодирукяций и запоминающий блоки, а выход и вход счетчика соединены между собой через блок для возврата в исходноесостояние. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, сигнализатор предельного, значения состоит и последовательно соединенных операционного усилителя , инвертирующий вход которого соединен с усилителем с задаваемым коэффициентом усиления, и электронного триггера, выход которого соединен с входом электронного счетчика. 3.Устройство по п. 1, о т л кчающееся тем, что триггер имеет регулируемый гистерезис. 4.Устройство по п. 1-3, от л ичающееся тем, что блок возврата в исходное состояние состоит из последовательно соединенных мультивибратора с задаваемой длительностью импульса и импульсного датчика. 5.Устройство по п. 4, отличающееся тем, что импульсный датчик выполнен в виде ждущего мультивибратора. 6.Устройство по п. 4, о т л и- ;. ча, ющееся тем, что мультивибратор снабжен резистивно-емкостньви звеном, устанавливающим длительность импульса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ № 2334350, кд. G 01 R 29/02, опублик. 1976 (прототип). tt tf h