Устройство для бесконтактного измерения частоты вращения роторных машин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 0 01 Р 3/4 Т СССРИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 2 титут инженеров в О.Гвоздеви др, Диагностиро тояния судовых ди 982, с, 65-66, Колесникова А.Е. Ав судостроении. с, 168..Фиг ОСУцАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(71) Горьковский инсного транспорта(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРНЪХ МАШИН57) Использование; измерительная техника, измерение частоты бесконтактным способом, Сущность изобретения: устройство содержит микрофон 1, усилитель 2, фильтр верхних частот, смеситель 4, фильтр 5 нижних частот, амплитудный детектор 6, амплитудный дискриминатор 7, интегратор 8, перестраиваемый генератор 9, частотомер 10. 2 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения бесконтактным путем частоты вращения роторных машин, например турбокомпрессоров дизелей,Известно устройство для бесконтактного измерения частоты вращения турбокомпрессора, содержащее магнитный замыкатель, индуктивный датчик, усилитель, формирователь, импульсный счетчик 1.Недостатком устройства являются большая трудоемкость при установке магнитного замыкателя и индуктивного датчика на объекте, а также узкие функциональные возможности использования, так как большинство конструкций турбокомпрессоров не обеспечивает требуемой контролепригодн ости.Наиболее близким по технической сущности является устройство для бесконтактного измерения частоты вращения роторных машин, содержащее последовательно соединенные микрофон, усилитель, смеситель, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом амплитудного детектора, перестраиваемый генератор, выход которого соединен с вторым входом смесителя, регистратор 2,С помощью этого устройства регистрируют спектрограмму шума машины и определяют роторную частоту,Недостатком устройства является низкая точность при большой девиации контролируемой частоты вращения.Целью изобретения является повышение точности измерений.Цель достигается тем, что в устройство для бесконтактного измерения частоты вращения роторных машин, содержащее последовательно соединенные микрофон и усилитель, двухвходовой смеситель, выход которого подсоединен через фильтр нижних частот к входу амплитудного детектора, частотомер, перестраиваемый генератор, выход которого подключен к первому входу смесителя и частотомеру, дополнительно введены фильтр верхних частот и последовательно соединенные амплитудный дискриминатор и интегратор, при этом выход усилителя через фильтр верхних частот подсоединен к второму входу смесителя, а выход амплитудного детектора подсоединен к входу амплитудного дискриминатора, причем вход перестраиваемого генератора подключен к выходу интегратора.На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 даны временные диаграммы, поясняющие его работу,Устройство содержит микрофон 1, усилитель 2, фильтр 3 верхних частот, смеси- тель 4, фильтр 5 нижних частот, амплитудный детектор 6, амплитудный дискриминатор 7, интегратор 8, перестраиваемый генератор 9, частотомер 10, Выход микрофона 1 соединен последовательно через усилитель 2, фильтр 3 верхних частот с первым входом смесителя 4, выход которого соединен последовательно через фильтр 5 нижних частот, амплитудный детектор 6 с входом амплитудного дискриминатора 7, Выход амплитудного дискриминатора 7 соединен с входом интегратора 8, выполняющего функцию элемента, управляющего перестраиваемым генератором, Выход интегратора 8 соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора 9, выход которого соединен с вторым входом смесителя 4 и входом частотомера 10.Устройство работает следующим образом, При измерениях частоты вращения, например по лопаточной частоте турбокомпрессора, микрофон 1 устанавливают вблизи воздухозаборной части. Аэродинамический шум, сопровождающий работу турбокомпрессора, преобразуется с помощью микрофона 1 в электрический сигнал, который усиливается усилителем 2 и поступает на вход фильтра 3 верхних частот. С выхода фильтра верхних частот сигнал, содержащий шумовую составляющую и периодическую составляющую, частота которой пропорциональна измеряемой скорости вращения, поступает на один из входов смесителя 4 (фиг. 2 а). При запуске с момента т = то напряжение, меняющееся по линейному закону от времени, с выхода интегратора 8 поступает на управляющий вход перестраиваемого генератора 9 (фиг. 2 б). Закон изменения частоты перестраиваемого генератора 9 аналогичен закону изменения напряжения на его управляющем входе (фиг. 2 в), С выхода перестраиваемого генератора 9 сигнал с частотой, линейно изменяющейся во времени, поступает на другой вход смесителя 4. Вследствие инерционности фильтра 5 нижних частот и амплитудного детектора 6 сигнал на его выходе имеет временную задержку Л 1 относительно сигнала на выходе смесителя 4, Через время задержки после совпадения частоты генератора бг с лопаточной частотой б турбокомпрессора на выходе фильтра 5 нижнихчастот имеем сигнал с нулевой разностнойчастотой, а через время Лт на выходе амплитудного детектора 6 получим максимальный отклик сигнала, затем амплитуда сигнала будет уменьшаться (фиг, 2 г). За вре, Гунько каэ 3383 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственко-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарин мя Ь т частота 1 п генератора 9 превысит лопаточкую на величину Ь 1. После получения максимального отклика сигкала ка входе амплитудного детектора срабатывает амплитудный дискриминатор 7 и сигнал высокого уровня с его выхода поступает на вход интегратора 8 (фиг, 2 д), По этому сигналу напряжение на выходе управляющего элемента начинает линейно уменьшаться во времени, вследствие чего уменьшается частота перестраиваемого генератора 9, Амплитуда сигнала на выходе амплитудного детектора 6 качинает возрастать, при этом лопаточная частота 1 вследствие инерционности схемы превысит частоту генератора тгг на величину Ь 1, После прохождения минимальной амплитуды сигнала ка выходе детектора 6 вновь срабатывает амплитудный дискриминатор 7 и по его сигналу низкого уровня формируется линейно возрастающее во времени напряжение ка выходе интегратора 8, а частота генератора 9 начинает возрастать, и цикл работы устройства повторяется, Таким образом, частота перестраиваемого генератора 9 "качается" около лопаточкой частоты,Отсчет измеренной лопаточкой частоты турбокомпрессора по показаниям частотомера производится по формуле 1 лг + гг, Частота вращения турбокомп 2 рессора Гтк = б/в, где гп - число лопаток егорабочего колеса.Изобретение позволяет многократносократить время измерений и повысить точ 5 ность, снизить погрешность измерения частоты турбокомпрессора до 0,1 - 0,5%,повысить возможности контроля, обеспечить возможность диагностирования дизельных двигателей по параметрам частоты10 вращения турбокомпрессора ка переменных режимах.Формула изобретенияУстройство для бескоктакткого измерения частоты вращения роторных машин, со 15 держащее последователько соединенныемикрофок и усилитель, двухвходовой смеситель, выход которого подсоединен черезфильтр нижних частот к входу амплитудногодетектора, частотомер, перестраиваемый20 генератор, выход которого подключен к первому входу смесителя и входу частотомера,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности, оно дополнительносодержит фильтр верхних частот и последо 25 вательно соединенные амплитудный дискриминатор и интегратор, при этом выходусилителя через фильтр верхних частот подсоединен к второму входу смесителя, а выход амплитудного детектора подсоединен к30 входу амплитудного дискриминатора, причем вход перестраиеаемого генератора подключен к выходу интегратора,