Система для контроля жесткости упругих элементов Советский патент 1982 года по МПК G01M5/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительиой технике и может использоваться для контроля жесткости упругих элементов. Известно устройство для определения характеристик упругих элементов, включающее инерционный элемент, взаимодействующий с установленным на станине контролируемым упругим элементом, обмотку и постоянный магнит, усилитель, генератор, частотомер 1 Недостатками этого устройства является то, что оно не обеспечивает автоматизации процесса контроля жест кости, предусматривает ряд ручных on раций и обладает, вследствие этого, низкой производительностью. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система контроля жесткости упругих элемен тов, содержащая инерционный элемент, взаимодействующий с контролируемым упругим элементом, два индукционных датчика, магниты которых закреплены на инерционном элементе, причем обмотка первого индукционного датчика подключена к входу усилителя, выход которого через последовательно соединенные преобразователь частоты, . блок линеаризации подключен к блоку индикации 2. Однако в известном устройстве не предусмотрена стабилизация амплитуды автоколебаний, что ведет к снижению точности и производительности контроля. Снижение точности контроля при отсутствии устройства стабилизации амплитуды автоколебаний объясняется тем, что при изменении добротности колебательной системы (например, при переходе к контролю другого типоразмера упругого элемента) изменяется амплитуда автоколебаний, что приводит или к затуханию колебаний при уменьшении добротности, или к чрезмерному возрастанию амплитуды автоколебаний, приводящему к отрыву инерционного элемента от упругого элемента - при увеличении добротности. Необходимость тщательной ручной установки амплитуды автоколебаний снижает производительность контроля. Целью изобретения является повыиение точности контроля Поставленная цель достигается тем что система для контроля жесткости упругих элементов, содержащая инерционный элемент, взаимодействующий с контролируемым упругим элементом,

два индукционных датчика, магниты которых закреплены на инерционном элементе, причем обмотка первого индукционного датчика подключена к входу усилителя, выход которого через последовательно соединенные преобразователь частоты, блок линеаризации подключен к блоку индикации снабжена устройством стабилизации, состоящим из усилителя, аналогового запоминающего блока, усилителя-форми рователя и дифференцирующей цепи, причем выход усилителя подключен к одним из входов усилителя и аналогового запоминающего блока и К . входу усилителя-формирователя, выход которого через дифференцируюГ11Ую цепь соединен с другим входом аналогового запоминающего блока, выход которого подключен к другому входу усилителя, выход которого соединен с обмоткой второго индукционного датчика.

На чертеже представлена блок-схема системы.

Система контроля жесткости упруги элементов включает инерционный элемент 1, взаимодействующий с контролируемым УПРУГИМ элементом 2, два постоянных магнита 3 и 4, закрепленных на инерционйом элементе 1, две обмотки 5 и б, взаимодействующие с постоянными магнитами 3 и 4, усилитель 7, на входе которого включена первая обмотка 5, преобразователь 8. частоты, блок 9 линеаризации, блок 10 индикации контролируемой жесткости и устройство 11 стабилизации ампйиту ды автоколебаний.

Устройство 11 стабилизации амплитуды автоколебаний содержит управляемый однополярный усилитель 12, аналоговое запоминающее устройство 13, усилитель-формирователь 14 и дифференцирующую цепь 15, причем выход усилителя 7 автогенератора соединен с информационным входом аналогового запоминающего блока 13, первым входом управляемого однополярного усилителя 12 и входом усилителя-формирователя 14, вьлход усилителя-формирователя 14 соединен через дифференцирующую цепь 15 со стирающим входом аналогового запоминающего, блока 13, выход аналогового запоминающего блока 13 соединен с вторым входом управляемого однополярного усилителя 12, ана выходе управляёмого однополярного усилителя 12 включена вторая обмотка б.

Система работает следующим образом.

Инерционный элемент 1 совершает механические колебания на контролируемом упругом элементе 2 с частотой f, пропорциональной корню квадратном из жесткости упругого элемента 2, при этом магнит 3, закрепленный на

инерционном элементе, наводит в обмотке 5 ЭДС напряжение, поступающее на вход усилителя 7. Выходное напряжение усилителя 7 подается в последовательную цепь: преобразователь 8 Частоты - блок 9 линеаризации - блок 10 индикации, с выхода блока индикации считывается информация о жесткости (упругого элемента. Кроме того, напрй жение, амплитуда которого пропорциональна амплитуде автоколебаний, с выхода усилителя 7 подается в устройство 11 стабилизации амплитуды колебаний, выходное напряжение которого поступает на обмотку б, взаимодействую11ую с магнитом 4, . при этом возникает раскачивающее усилие, возбуждающее механические колебания инерционного элемента 1 на упругом элементе 2 пропорциональные напряжению. Инерционный элемент 1 с магнитами 3 и 4, упругий элемент 2, обмотки 5 и б, усилитель 7 и устройство 11 стабилизации амплитуды автоколебаний образуют автоколебательную систему. Для стабилизации амплитуды механических колебаний инерционного элемента 1 на упругом элементе 2 необходимо, чтобы блок стабилизации амплитуды автоколебаний обеспечил обратную зависимость раскачивающего усилия от амплитуды механических колебаний, для чего амплитуда напряжения устройства стабилизации должна уменьшаться при увеличении амплитуды автогенератора и, соответственно увеличиваться при уменьшении амплитуды.

Устройство стабилизации амплитуды колебайий работает следующим образом

Напряжение подается на первый вход управляемого однополярного усилителя 12, информационный вход аналогового запоминающего блока 13 и в последова1ельную цепь усилитель-формирователь

14- дифференцирующая цепь 15. Управляемый однополярный усилитель 12 выполнен таким образом, что он реагирует только на одну полуволну напряжения, и зависит от напряжения, подаваемого на второй (управляющий) вход усилителя с аналогового запоминающего блока 13. Во время отрицательной полуволны напряжение равно нулю, а напряжение в аналоговомJзапоминающем блоке перезаписывается: в начале отрицательной полуволны напряжение в последовательной цепи усилитель-формирователь 14 - дифференцирующая цепь

15вырабатывается кмпулъс напряжения, который поступает на стирающий вход аналогового запоминающего блока 13, при этом напряжение, подаваемое на другой вход усилителя блока 13 стирается (уменьшается по абсолютной величине), после чего аналоговый запоминающий блок 13 запоминает максимальное пр абсолютной величине напряжение во время его отрицательной полуволны и хранит до прихода очеред ного отрицательного импульса. Система для контроля .жесткости уп ругих элементов позволит существенно сократить время и увеличить точность контроля за счет стабилизации амплитуды автоколебаний. Формула изобретения Система для контроля жесткости у ругих элементов, содержащая инерцио ный элемент, взаимодействующий с контролируемым упругим элементом, два индукционных датчика, магниты которых закреплены на инерционном элементе, причем обмотка первого индукционного датчика подключена к входу усилителя, выход которого через последовательно соединенные преобразователь частоты, блок линеаризации подключен к блоку индикаци отличающаяся тем, что. с целью повышения точности контроля, она снабжена устройством стабилизации, состоящим из усилителя, аналогового запоминающего блока, усилителяформирователя и дифференцирующей цепи, причем выход усилителя подключен к одним из входов усилителя и аналогового запоминающего блока и к входу усилителя-формирователя, выход которого через дифференцирующую цепь соединен с другим входом аналогового запоминающего блока, выход которого подключен к другому входу усилителя, выход которого соединен с обмоткой второго индукционного датчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент С1ЧА 3232102, кл. 73-161, 1976. 2.Черничин А. Н. Вибрационно-частотный прибор для измерения жесткости сильфонов. - Приборы и системы управления. 1974, 11, с. 46-47.