Измеритель крутильных колебаний

(71) Харьковское конструкторское бюро подвигателестроению Производственногообъединения "Завод им,Малышева"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1246010, кл, 0 01 Р 15/00, 1986.Патент Японии М 62 - 59766,кл, 6 01 Н 1/10, 1987.Патент Англии В 1354675,кл. 6 01 Н 11/00, 1971.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ(57) Изобретениеной технике и мо относится к измерительжет быть использовано в машиностроении при исследовании валов механизмов и машин. Цель изобретения - расширение динамического диапазона за счет управления верхней частотой среза полосового фильтра сигналом, пропорциональным постоянной (медленно меняющейся) составляющей частоты вращения. Сигнал с выхода преобразователя 1 несущей частоты через усилители-формирователи 2 и 6 поступают на входы первого и второго формирователей 3 и 7 импульсов постоянной площади, а затем на входы полосового фильтра 4 и фильтра 8 нижних частот. С выхода последнего сигнал через согласующий усилитель 9 поступает на управляющий вход полосового фильтра 4, изменяя его полосу пропускания в зависимости от частоты вращения. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано вмашиностроении и в других отраслях приисследовании валов,Известно устройство для измерения неравномерности вращения вала, содержащее оптический преобразователь частотывращения, усилитель-формирователь и дискриминатор, выделяющий сигнал, пропорциональный неравномерности вращения 10вала.Известно устройство для измерения/крутильных колебаний тела вращения, содержащее триггер, счетчик, операционныйблок, генератор импульсов вращения с зубчатым колесом и магнитными датчиками, установленными по дуге окружности.Недостатками известных устройств являются сложность установки преобразователей несущей частоты на исследуемый 20обьект и ограниченный динамический диапазон измерения по частоте вращения,Наиболее близким к предлагаемому является измеритель крутильных колебаний,содержащий преобразователь несущей частоты вращения, усилитель-формировательимпульсов постоянной площади, полосовойфильтр и интегратор, позволяющий .получить сигнал, пропорциональный измене-нию частоты вращения и угла поворота. 30Недостатком известного измерителяявляется ограниченный динамический диапазбн измерения крутильных колебаний понесущей частоте вращения, обусловленныйфиксированным значением верхней частоты среза полосового фильтра.Цель изобретения - расширение динамического диапазона.Указанная цель достигается тем, что всхему дополнительно введены последовательно соединенные второй усилитель-формирователь, второй формировательимпульсов постоянной площади, фильтрнижних частот и согласующий усилитель,причем вход второго усилителя-формирователя подключен к выходу преобразователянесущей частоты, а выход согласующегоусилителя - к управляющему входу полосового фильтра, который выполнен с перестраиваемой верхней частотой среза, 50 На чертеже изображена структурная схема измерителя крутильных колебаний.Измеритель состоит из двух цепей последовательно соединенных элементов. 55Первая измерительная цепь содержит преобразователь 1 несущей частоты, первый усилитель-формирователь 2, первый формирователь 3 импульсов постоянной площади, полосовой фильтр 4 с перестраиваемой верхней частотой среза и интегратор 5,Вторая цепь управления содержит второй усилитель-формирователь 6, вход которого подключен к выходу преобразователя 1 несущей частоты, второй формирователь 7 импульсов постоянной площади, фильтр 8 нижних частот, согласующий усилитель 9, выход которого подключен куправляющему входу полосового фильтра 4 с перестраиваемой верхней частотой среза. С выхода 10 выделяется сигнал, пропорциональный изменению частоты вращения, а с выхода 11 - сигнал, пропорциональный изменению угла поворота вала.Измеритель работает следующим образом,При вращении исследуемого вала с выхода преобразователя 1 несущей частоты, в качестве которого используются, например магнитоэлектрическйе, индуктивные преобразователи, импульсы с частотой, пропорциональной частоте вращения вала, поступают через первый и второй усилители-формирователи 2 и 6 соответственно на входы первого и второго формирователей 3 и 7 импульсов постоянной площади, выполненные, например, по схеме одновибраторов,Формирователи 3 и 7 импульсов постоянной площади на каждый импульс несущей частоты формируют импульс постоянной амплитуды (высоты) и длительности (ширины),т,е. постоянной площади. Длительность импульса постоянной площади выбирается меньше периода максимальной несущей частотывращения вала. С изменением частоты вращения изменяется частота (период) следования импульсов постоянной площади, содержащая информацию изменения частоты вращения (крутильных колебаний) вала.Полосовой фильтр 4 с перестраиваемой верхней частотой среза подавляет несущую частоту, постоянную (медленно меняющуюся) составляющую частоты вращения и выделяет сигнал на выходе 10, пропорциональный изменению частоты вращения, входящий в полосу пропускания полосового фильтра,Верхняя и нижняя частоты среза полосового фильтра 4 выбираются в зависимости от величины и числа гармонических составляющих спектра крутильных колебаний, подлежащих исследованию. Для двигателей внутреннего сгорания число исследуемых гармоник крутильных колебаний определяется обычно числом цилиндров двигателя, При фиксированной верхней частоте среза полосового фильтра сужаетсяе1714382 40 45 50 Составитель В.КондратенкоТехред ММоргентал Корректор М.Демчик Редактор В,Бугренкова Заказ 683 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 динамический диапазон измерения по несущей частоте вращения вала, Это обуславливается тем, что при измерении крутильных колебаний часто используются преобразователи несущей частоты со штатными или 5 измерительными колесами, имеющими ограниченное число чувствительных элементов, которые определяют величину несущей частоты. Поэтому динамический диапазон измерения ограничен, с одной стороны, ми нимальной частотой вращения, при которой несущая частота попадает в полосу пропускания фильтра, с другой стороны, максимальной частотой вращения, при которой измеряемые гармонические составляющие 15 крутильных колебаний выходят с полосы пропускания фильтра, начиная с высших гармоник. Для увеличения динамического диапазона измерений крутильных колебанийполосовой фильтр 4 выполнен с перестраиваемой верхней частотой среза, управлениекоторой осуществляется по цепи управления, содержащей второй усилитель-формирователь 6, второй формирователь 7импульсов постоянной площади, фильтр 8нижних частот и согласующий усилитель 9,Фильтр 8 нижних частот подавляет не, сущую частоту, гармонические составляющие крутильных колебаний и пропускаетсигнал, пропорциональный постоянной(медлен но меня ющейся) составляющей частоты вращения,Верхняя частота среза фильтра 8 нижних частот обычно определяется переходными режимами (разгоном, замедлением)исследуемого вала. С выхода фильтра 8 нижних частот сигнал через согласующий усилитель 9, который выполняет роль буферного и масштабного звена, поступает на управляющий вход полосового фильтра 4, верхняя частота среза которого отслеживается в соответствии с изменением постоянной составляющей частоты вращения.Таким образом, при управлении верхней частотой среза полосового фильтра 4 увеличивается динамический диапазон, так как во всем диапазоне частот вращения вала все выбранные гармонические составляющие крутильных колебаний входят в полосу пропускания фильтра 4.Положительный эффект достигается за счет уменьшения числа каналов измерения . и увеличения информативности в широком диапазоне частот вращения валов.Формула изобретения Измеритель крутильных колебаний, содержащий последовательно соединенные преобразователь несущей частоты, первый усилитель-формирователь, первый формирователь импульсов постоянной площади, полосовой фильтр и интегратор, о т л и ц а ющ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона, он снабжен последовательно соединенными вторым усилителем-формирователем, вход которого соединенс выходом преобразователя несущей частоты, вторым формирователем импульсов постоянной площади, фильтром нижних частот и согласующим усилителем, выход которого соединен с управляющим входом полосового фильтра, который выполнен с перестраиваемой верхней частотой среза.