Устройство для измерения зазорови вибраций

Союз Советских Социалистических РеслублинОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ %ТВЛЬСТВУ щ 817597(51)м, (л,з С 01 й 19/04 6 01 В 7/14 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий,"1 Л ) ятч. Куйбьиаевский ордена Трудового Красного Зн менивИ 6 ЛЦЯ",:1,авиационный институт им.акад. С.П.Королев(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАЗОРОВ"И ВИБРАЦИЙ Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений и вибраций электропроводящих объектов без механического контакта с ними.Известно устройство для измерения зазоров между вихретоковыми преобразователем и электропроводящим объ" ектом. Измерительное устройство вклю 30 чает в себя генератор, который содержит резонансный контур, образованный конденсатором н катушкой вихретоко- вого преобразователя. Для получения линейной зависимости выходного на пряжения от измеряемого зазора приме" няется линеаризующая схема, чувствительная к изменению амплитуды напряжения генератора при изменении зазора и построенная иа основе полупро водниковых диодов 11.Недостатком известного устройства является. низкая точность измерения, обусловленная нестабильностью вольт-. амперных характеристик полупровод никовых диодов линеаризующей схемы.Известно также устройство для измерения расстояний между датчиком и контролируемым объектом. Устройство ,состоит из генератора, содержащего 30 ряд, резонансных контуров, параметрического вихретокового преобразователя, включенного в колебательный контур, и дифференциального усилителянапряжения на двух транзисторах состабилизатором тока. Включение вихретокового преобразователя осуществляется таким образом, что потеримощности в резонансной схеме пропорциональны эффективному последовательному ее сопротивлению. При .этом амплитуда колебания тока в резонансной схеме изменяется обратно пропорционально по отношению к эффективному последовательному сопротивлению,благодаря чему достигается линейнаязависимость выходного напряженияустройства от контролируемого зазора 2 ).Недостатком устройства являетсязависимость параметров резонансныхконтуров от изменения параметровокружающей среды (главным образомтемпературы), что понижает точность измерения.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, включающее в себя генератор синусоидальных колебаний, вихретоковый преобразователь и электронную схему, состоящую из двух каналовканала измерения вибропроцессов иканала абсолютного зазора,Канал абсолютного зазора включаетв себя компенсатор переменного тока,усилитель, детектор, фильтр нижнихчастот и стрелочный индикатор. Дляполучения линейной зависимости выходного напряжения в канал абсолютного зазора входит .также линеаризующая цепь, действие которой основанона нелинейности начального участкавольтамперных характеристик полупроводниковых диодов. Канал измерения вибропроцессов состоит иэ компенсаторов переменного тока, полосового усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, детектора, фильтра нижних частот и осциллографа,Причем для обеспечения постоянствачувствительности устройства к вибрациям при изменении абсолютного зазора изменяется коэффициент усиленияполосового усилителя в зависимостиот изменения напряжения на выходеканала абсолютного зазора 3 ,Недостатком устройства являетсянедостаточная точность измерения,обусловленная использованием в линеариэующей цепи полупроводниковыхэлементов.Цель изобретения - повышение точности измерения, обеспечение возможности представления результатов измерения в цифровой форме.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерениязазоров и вибраций, содержащее по- З 5следовательно соединенные генераторвысокой частоты, вихретоковый преобразователь и детектор, дополнительно введены два диода и два накопительных конденсатоРа, разрядный резистор, два управляемых ключа, логическая ячейка, Формирователь прямоугольных импульсов, счетчик, формировательзадержанного импульса, компаратор,причем выход детектора соединен с . 4первым накопительным конденсаторомчерез диод, с другим накопительнымконденсатором через последовательносоединенные первый управляемый ключи второй. диод, а также с логическойячейкой, накопительные конденсаторыподключены ко входам компаратора,разрядный Резистор подключен к первому накопительному конденсатору спомощью другого управляемого ключа,вход формирователя прямоугольных .55импульсов соединен с выходом вихретокового преобразователя, а выход -со счетным входом счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом логической ячейки, выход счетчика соединен с управляющим входомпервого управляемого ключа и с Формирователем задержанного импульса, выход которого подключен к управляющему входу другого управляемого ключа. На чертеже представлена структурная схема прибора.В устройстве выход генератора 1 высокой частоты соединен с вихре- токовым преобразователем 2, выход которого соединен со входом детектора 3, выход детектора 3 подключенчерез диод 9 к накопительному конденсатору 11, к точке соединения диода 9 и накопительного конденсатора 11 подключен разрядный резистор 13 и один вход компаратора 4, второй вывод резистора 13 подключен к ключу 14, к выходу детектора подключентакже через ключ 15 и диод 10.другойзапоминающий конденсатор 12 и второй вход компаратора 4. К выходу детектора 3 подключен также вход логической ячейки 5, выход которой подключен к управляющему входу счетчиков, счетный вход счетчика б соединен с выходом формирователя 7 прямоугольных импульсов, вход которого соединенс входом детектора 3, выход счетчика б подключен к управляющему входу ключа 15 и к входу формирователя 8 задержанного импульса, выход последнего соединен с управляющим входом ключа 14.Работа устройства осуществляется следующим образом. С генератора 1 высокой частоты напряжение поступает на вихретоковый преобразователь 2, параметры которого функционально связаны с зазором между вихретоковым преобразователем 2 и объектом контроля. В результате вибросмещений объекта контроля высокоЧастотное напряжение на вихретоковом преобразователе оказывается модулированным. Это модулированное напряжение детектируется детектором 3 и через диод 9 поступает на запоминающий конденсатор 11, который заряжается до напряжения О = О,(где О- максимальное значение модулйрующего напряжения). При этом на выходе компаратора формируется передний фронт выходного импульса, Огибающая, соответствующая вибросмещениям контролируемого объекта с выхода детектора3 поступает также на вход логической ячейки 5, где происходит выделение минимального значения огибающей. Вмомент времени, соответствующийминимальному значению огибающей, на выходе логической ячейки 5 появляется импульс, который поступает на управляющий вход счетчика б, на счетный вход которого с выхода формирователя 7 прямоугольных импульсов поступают прямоугольные импульсы, сФормированные из высокочастотного напряжения на выходе вихретокового преобразователя 2. В момент прихода на управляющий вход счетчика 6 импульса с логической. ячейки 5 на его выходе появляется импульс, который817597 Заказ 1338/59 Тираж 732 Подписи ВНИИ Филиал ППП "Патент",г.Ужгород,ул.Проектная,4 поступает на управляющий вход ключа 2 и формирователь 8 задержанногоимпульса. Ключ 15 замыкается и запоминающий конденсатор 12 заряжаетсядо значения О = О Г (где Е врасЯ Мстояние между объектом контроля ивихретоковым преобразователем 2). В .Формирователе 8 задержанного импульса происходит формирование импульса, задержанного относительно входного на время заряда конденсатора 12.Этот импульс поступает на управляю- Ощий вход ключа 14, который подключа;ет к запоьИнающему конденсатору 11разрядный резистор 13, при этом конденсатор начнет разряжаться. В момент равенства О= О на выходе компаратора Формируется задний фронтимпульса. Поскольку разряд конденсатора 11 происходит по закону О+, ==ОЕ ,где дс - длительность импульса на выходе компаратора, то в моф-Д -гмент равенства Он = О 1 О, з м Опоэтому д с=К С 2. Таким образом,длительность импульса на выходе компаратора 4 линейно связана с величиной г. Использование в предлагаемом устройстве измерения вибросмещений и зазора двух запоминающих конденсато ров, включенных на вход компаратора и снабженных цепями заряда и разряда, позволяет улучшить линейность выходной характеристики прибора и получить на выходе компаратора им пульс, длительность которого пропорциональна расстоянию между объектом контроля и вихретоковым преобразователем, что позволяет применить устройство в системах автоматического 4 О контроля. формула изобретенияУстройство для измерения зазорови вибраций, содержащее последовательно соединенные генератор высокойчастоты, вихретоковый преобразователь и детектор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности измерения, дополнительновведены два диода и два накопительных конденсатора, разрядный резистор,два управляемых ключа, логическаяячейка, формирователь прямоугольныхимпульсов, счетчик, Формировательзадержанного импульса, компаратор,причем выход детектора соединен спервым накопительным конденсаторомчерез диод, с другим накопительнымконденсатором через последовательносоединенные первый управляемый ключ, и второй диод, а также с логическойячейкой, накопительные конденсаторыподключены ко входам компаратора,разрядный резистор подключен к первому накопительному конденсатору спомощью другого управляемого ключа,вход формирователя прямоугольных импульсов соединен с выходом вихретокового преобразователя, а выход -со счетным входом счетчика, управляющий вход которого соединен с выходомлогической ячейки, выход счетчика соединен с управляющим входом первогоуправляемого ключа и с Формирователемзадержанного импульса, выход которого подключен к управляющему входудругого управляемого ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент, США 9 4000459,кл.324-40,,1976.2. Патент США Р 4001818,кл.331-65,1977.3. Авторское свидетельство СССРР 376667,кл. С 01 й 19/04, 1972.У ДУ