Устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 С 01 М 7 00 НИЯ/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3 ааф 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯОТНОСИТЕЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОПЕРЕЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащее каналы измерения компонент вибрации по основному и двум ортогональным направлениям, каждый из ко.торых состоит из последовательносоединенных вибропреобразователя и.согласующего усилителя, и подключенные.к выходам усилителей вычислитель,ЯО 1080050 А и вольтметр, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повыаения точности, вычислитель выполнен в виде подключенного к усилителю основного канала первого аналогового делителя,второй вход которого подключен к ис.точнику опорного напряжения, а выход - к управляющим входам согласующих усилителей двух других каналов,подключенных к последним, двух квадраторов, соединенных последовательно,с их выходами вычислителя модуля,второго аналогового делителя, второйвход которого подключен к выходу согласующего усилителя основного канала, третьего аналогового делителя,выходом подключенного к вольтметру,а вторым входом - к выходу первогоаналогового делителя.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения параметров поперечных составляющих механических колебаний объектов, например виброустановок, и может Найти применение при испытаниях на вибрацию,Известно устройство для определения относительного коэффнциента поперечных составляющих колебаний, содержащее каналы измерения компонент вибрации па основному и двум ортогональным направлениям, каждый из .которых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и индикатор.Один вибропреобразователь преобразует в электрический сигнал колебанкя объекта в основном ( рабочем) направлении, например вертикальном (по оси Е , а два других - поперечные составляющие колебаний в плоскости, перпендикулярной основному направлению колебаний, по двум взаимно перпендикулярным направлениям оси Х и У . Каждый вибропреобразователь подключается через согласующий усилитель ко входу индикатора (вольтметра ). По результатам измерений составляющих колебаний по трем взаимно перпендикулярным направлениям рассчитывается с помощью вычислителя относительный коэффициент поперечных составляющих колебаний Кп, ис ходя из соотнсюенияу 2+у 2Кк - .1 Оо Фк к2 25 ЗО 35 О, О - напряжения, пропорцио 40 где нальные значению параметра вибрации по поперечным взаимно перпендикулярным направлениям (осям Х и У); 45 О - напряжение, пропорциональное значению параметра вибрации в основ. ном направлении (оси Я 1,50В качестве вычислителя применяются различные средства для выполнения математических операций по приведенному соотношению 1.Однако известное устройство обладает повышенной погрешностью определения значений К при снижении уров"иня выходного сигнала по каналу 2 и значительным изменением погрешности при переключении пределов измерения вольтметра, соизмеримым со значением 6 О искомого коэффициента. Кроме того, устройство вносит дополнительную погрешность определения К в случаях, когда колеблющаяся точка объекта имеет в плоскости Х - У траекторию, 65 отличную от прямой. Так, для круговой траектории, когда фазовый сдвиг между составляющими по осям Х и У равен 90 о, погрешность достигает 41%.Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента Кп.Указанная цель достигается тем, что устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний, содержащее каналы измерения компонент вибрации по основному и двум ортогональ ным направлениям, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и вольтметр, вычислитель выполнен в виде подключенного к усилителю основного канала первого аиалогового делителя, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход - к управляющим входам согласующих усилителей двух других каналов, подключенных к последним, двух квадраторов, соединенных последовательно с их выходами вычислителя модуля, второго аналогового делителя, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя основного канала,. третьего аналогового делителя, выходом подключенного к вольтметру, а вторым входом - к выходу первого аналогового делителя. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства,Устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний содержит три канала измерения компонент вибрации по основному 3 и двум ортогональным направлениям Х и У, каждзй из которых состоит нз последовательно соединенных вибропреобразователя 1 (Х ), 2(У) и 3 (2), согласующего усилителя 4 и 5 с регулируемыми коэффициентами передачи и согласующего усилителя б основного канала Е подключенного к их выходам вычислителя, выполненного в виде подключенного к усилителю б основного канала первого аналогового делителя 7, второй вход которого подключеи к источ- нику (не показан) опорного напряжения, выход усилителя б подключен к управляющим входам согласующих усилителей 4 и 5 каналов Х и У соединенные с выходами согласующих усилителей 4 и 5 квадраторы 8 и 9, последовательно соединенные с их выходами вычислитель 10 модуля, второй аналоговый делитель 11, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя б основного канала, третий аналоговый делитель 12, выходом подключенный к вольтметру1080050 Тираж 823; Подписное ВНИИПИ Заказ 1327/44 филффал ППП "Патентф, г. ужгород, ул.Проектная, 4 13, а вторым входом - к выходу первого аналогового делителя 7. Вычислитель 10 модуля включает суммирующую схему 14, аналоговый сумматор 15, операционный усилитель 16 и цепь 17 обратной связи.Устройство работает следующим образом.На вибрирующем объекте ( например, виброустановке) устанавливаются три вибропреобразователя, направления основной чувствительности которых располагаются по трем взаимно перпендикулярным осям. Вибропреобразователь 3 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный параметру 15 колебания в основном направлении, а вибропреобраэователи 1 и 2 - в поперечных направлениях. Напряжение, вырабатываемое вибропреобразователем 3, усиливается в согласующем 20 усилителе б до значенияО=К 3 Огде О =В аК 3 - коэффициент передачи усилителя б; 25В - коэффициент преобразования3вибропреобразователя 3;Ю - амплитуда вибрации (вибро 2перемещение, виброскоростьили виброускорение) в основ- ЗОном направлении.Напряжение О поступает на вход первого аналогового делителя 7, на второй вход которого поступает постоян- . ное напряжение Оо, а на выходе аналогового делителя 7 образуетсяонапряжение О в где цо - по 3стоя нное напряжение, з начени е которого равно максимально возможному 40 напряжению ОНапряжения с вибропреобразователей 1 и 2 равны О 81 6 и О Вг а . Элементы схемы выбираются таким образом, чтобы В = =Вг=В 8=В. Тогда О = В а, О 1 =6 а02-862Напряжение вйбропреобразователей 1 и 2 поступает на входы согласующих усилителей 4 и 5 с регулируемым коэффициентом передачи, на вторые входы которых поступает напряжение О с выхода аналогового делителя 7. Коэффициенты передачи усилителей 4 и 5 выбраны таким обраОэом, чтобы при О в - 1 было255 К =К =К =К. При этом напряжение на,гвыходах усилителей 4 и 5 равно О=К 8 аО и Ог - к 8 аО, соответствен-но. Найряжейия Ои 0 поступают нааналоговые умножй тели (квадраторы8 и 9, выходы которых соединены свходами суммирующей схемы извлеченияквадратного корня вычислителя 10модуля, включающего аналоговый сумматор и операционный усилитель, вцепь отрицательной обратной связикоторого включен аналоговый умножитель, работающий в режиме возведенияв квадрат (позицией на чертеже непоказан). Таким образом, на выходесхемы вычислителя 10 мод ля вырабатывается напряжение ОВО а+а, которое поступает на вход вт рого аналогового делителя 11, на второй входкоторого поступает напряжение с выхода согласующего усилителя б основного канала, на выходе делителя 11вырабатывается напряжениеО. О,м +а2 г,О = - =ЕО аПри уменьшении очаг, что приводит куменьшению а и а, увеличиваетсяО , т.е. О, подцерживается постоянным в широких пределах измерений параметра вибрации по основному направлению колебаний. На выходе аналогового делителя,12 вы абатывается( +анапряжение( т, е, 08 ц8 ьх О а2не зависит от К, а и В. Напряжение08 ь, измеряется вольтметром 13, шкала которого проградуирована в значениях коэффициента К поперечнойсоставляющей колебаний (в процентах).Так как устройство вычисляет модульмгновенных значений напряжений,пропорциональных векторам вибрации впоперечных направлениях, то отсутствует дополнительная погрешность,вносимая за счет сдвига фазы междувекторами вибрации в направлениях Хи 1Использование предлагаемого устройства позволяет снизить погреаности определения коэффициента К, возникающие эа счет изменения значенийсоставляющей колебаний по основномунаправлению, а также за счет изменения неучитываемого сдвига фазы междупоперечными составляющими векторовпо осям Х и .1, при этом значительноснижается трудоемкость и облегчаетсяпроцедура определения коэффициен"та КЛ.