Устройство для измерения скоростей вращения валов двигателей

цИТЖА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯСКОРОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ ВАЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ,содержащее последовательно соединенные приемопередающую антенну, генератор сверхвысокочастотного монохроматического сигнала, смеситель, соединенный вторым входом с антенной, Фильтр и усилитель, а такжечастотомер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения скоростей вращения валов, имеющих периодическую структуру, в устройство дополнительно введены цепь фазовой автоподстройкн частоты, состоящая из фазового детектора, Фильтра нижних частот,управляемого генератора опорного напряженья и делителя частоты, выход которого подключен к входу фазового детектора, а также блок ввода коэфФициента деления, звуковой индикатор и соединенные последовательно фазовращатель, синхронный детектор и индикатор уровня отфильтрованной гармоники, при этом блок ввода коэффициента деления подключен к входу щ частотомера, другой вход которого соединен с выходом управляемого генератора опорного напряжения, а выход усилителя соединен с входом звукового индикатора и вторыми входами Фаеового и синхронного детекторов.ЗО Изобретсние относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения скоростей врашсния валов различных агрегатов.Известно устройство для измерения скоростей вращения валов,определяющее создаваемый при врацении узкополосный спектр звуковых частот:, Центральная частота спектра прямо пропорциональна определяемой ;ксрости врашения вала 1 .10известно также устройство для лэмерения скоростей вращения, солерх,ашее передатчик с регулируемойа;тотой и амплитудой, установленный .:а враШающейся детали, излучение 15 которого принимается антенной приемни:-.а, установленного неподвижно на ,прелеленном расстоянии от антенны передатчика, путем выделения амплитудной модуляцииизлучения передать.";и а, обусловленной врацением детали, определяют частоту ее вражекяки 2Недостатками указанных устройств являются низкая точность иэмеренйя, сложность измерения скоростей вра.оения труднодоступных валов.Нэвестно устройство для измерений сксостей вращения валов двигателей, сэд.=ржащее приемопередаюцую антен:. у с ;оответственно подключенныминей генератором непрерывного иэ- .,у: ения сзерхвысокочастотной энерги, и смесителем выходной сигнал кэгорого Фильтруется, усиливаетсяеэ Формирователь с регулируемым З порогом поступает на частотомер 33.Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая точность измерения скоростей вргцения, обусловленная тем, что 40 погрешность измерения скоростей вращения определяется погрешностью измерения частоты сигнала, состоящего нэ многих модулирующих составляющих,и не ,читывается распределение гармонических составляющих в спектре отраженного сигнала, что приводит к ошибкам измерения скоростей вращения в зависимости.от того, какая низко:е. тная гармоника спектра отражен 50ного сигнала имеет наибольший уро-.вень и насколько этот уровень превы:,ет уровень остальных составляюших.Цель изобретения - повышение точпссти измерения скоростей враШения валов. имевших периодическую структурх"Поставленная цель достигается т;м, что в устройство для измерения скоростей врацения валов двигателей, ссдержашее последовательно соединениые приемопередающуюантенну, генератор сверхвысокочастотного монохроматического сигнала, смеситель,соеяненный вторым входом с антенной Фильтр и усилитель, а также частото мер, дополнительно введены цепь Фазовой автополстройки частоты, состоящая иэ Фазового детектора, фильтра нижних частот, управляемого генератора опорного напряжения и делителя частоты, выход которого подключен к входу фазового детектора, атакже блок ввода коэффициента деления, звуковой индикатор и соединенные последовательно Фазовращатель,синхронный детектор и индикаторуровня отфильтрованной гармоники,при этом блок ввода коэффициентаделения подключен к входу частотомера, другой вход которого соединенс выходом управляемого генератораопорного напряжения, а выход усилителя соединен с вход:м звуковогоиндикатора и вторыми входами фазового и синхронного детекторов,На чертеже показана Функциональ -ная схема предлагаемого устройствадля измерения скоростей врашения.Устройство для иэ.;ерения сксрос"тей врашения валов двигателей .остоит иэ приемопередающей антенны 1,генератора СВЧ энергии 2, смесителя 3, полосового перес:раиваемогофильтра 4, усилителя с АРУ 5,фаэо -вого детектора 6, синхронного детектора 7, фильтра 8 нижних частот,управляемого генератора 9 опорногонапряжения, частотомера 10, блока 11ввода коэффициента деления, делителя частоты на и 12, ФаэовраШателяна 90 О 13, индикатора 14 уровня отфильтрованной гармоники преобразователя частота-напряжение 15 и звукового индикатора 16.Устройство работает следующимобразом,СВЧ энергия с выхода генератора 2 поступает в приемнопередающую антенну 1, которая излучает энергию в направлении вращающейся периодической структуры вентилятор, турбина). Отраженный промодулированный сигнал принимается за антенну и поступает в смеситель 3, С выхода смесителя низкочастотный сигнаг. с гар - мониками, кратными частоте вращения, поступает на полосовой перестраиваемый фильтр 4, где происходит предварительная Фильтрация сигнала, Полоса пропускания Фильтра выбирается оператором в зависимости от ожидаемых скоростей вращения. С выхода полосового Фильтра 4 сигнал поступает на усилитель с АРУ 5, С выхода усилителя с АРУ сигнал подается на звуковой индикатор 16 фазовый 6 и синхронный 7 Детекторы, Звуковой индикатор необходим для того, чтобы оператор правильно выбрал дальность до измеряемого объекта по наличию и тональности звука. Так как смеситель является фаэовым детектором, то104512 В НИИПИ Заказ 7 илиал ППП "Па уровень сигнала на выходе смесителя определяется соотношением фаэ опорного и .отраженного СВЧ сигнала (крутизной фазового детектора) и достаточная крутизна подбирается изменением дальности до измеряемого объекта по звуку в индикаторе.При малой крутизне фазового детектора б - смесителя 3 на входе усилителя с АРУ 5 уровень сигнала недостаточен для звуковой индикации,На .второй вход фазового детектора 6 через делитель на и 12 подается сигнал с выхода управляемого генератора 9 опорного напряжения. При 15 совпадении частоты сигнала на выходе делителя на и с частотой одной иэ гармоник спектра отраженного сигнала происходит захват ее насопровождение. При этом фазовый 20 детектор 6 через фильтр 8 нижних частот управляет частотой генератора опорного напряжения так, что частота генератора в п раз больше частоты захваченной гармоники. Так как д на второй вход синхронного детектора 7 подается опорный сигнал, сдвинутый по фазе на 90 , то на его выходе в момент захвата одной из гармоник сигнала появляется постоянное напряжение, пропорциональное уровню захваченной гармоники в спектре всего сигнала. Индикатор 14 уровня отфильтрованной гармоники измеряет амплитуду сопровождаемой гармоники. После захвата на автосопровождение показания частотомера соответст, -вуют числу Г и Н, где и - постоянный коэффициент деления М - порядковый номер гармоники и для периодической структуры Н.в :щ):- количество лопаток турбины) .Использование делителя на ппозволяет подавать на частотомерсигнал с частотой в п раэ вышечастоты измеряемой гармоники иследовательно, повысить точность иэмерения. Блок ввода коэффициентаделения позволяет привести показаниячастотомера к истинному значению скоростивращенияДля записи динамики изменения скорости вращения сигнал с выхода частотомера подается на преобразовательчастота-напряжение,Таким образом, по сравнению с прототипом погрешность измерения скоростей вращения уменьшается в в Е и раз.При этом учитывается распределениегармонических составляющих в спектреотраженного сигнала, что исключаетошибки в определении скоростей вращения в зависимости от уровней гармонических составляющих. Использование предлагаемого устройства для измерения скоростей вращения позволитбесконтактно измерять любые скорости вращения с высокой точностью вусловиях любых температур и заменить большинство серийно выпускаемыхтахометров,