Устройство для измерения параметров вибраций

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для измерения параметров вибраций - виброперегрузок, частоты вибраций и амплитуды,5 Целью изобретения является расширение частотного диапазона измерений за счет получения информации о 10параметрах вибраций в результате обработки сигнала датчика, находящегося в режиме параметрического захвата собственной частоты частотойвибрации объекта, 15На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства,Устройство для измерения параметров вибраций содержит жесткий корпус 1, внутри которого расположена 20инерционная масса 2 с центрирующейпружиной 3, струнный автогенератор4, состоящий из магнитной системы 5,струны 6, помещенной в воздушныйзазор магнитной системы 5, один конец струны 6 закреплен на корпусе 1,а другой - на инерционной массе 2,усилитель 7, вход которого подсое"динен к концам струны 6, а первыйвыход соединен с помощью цепи положительной обратной связи с концомструны 6, закрепленным на корпусе1, последовательно соединенные частотный дискриминатор 8, вход которого подключен к второму выходу усилителя 7, первый вычислительныйблок 9, коммутатор 10, регистратор11., аналого-цифровой преобразователь12 напряжение-код, аналого-цифровойпреобразователь 13 частота-код, выпрямитель 14, вход который соединенс вторым выходом усилителя 7, источник 15 опорного напряжения, компаратор 16, входы которого соответственно соединены с выходом выпрямителя 14 и источником 15 опорного напряжения, второй вычислительный блок17, первый, второй и третий входыкоторого соответственно соединены свыходами аналого-цифрового преобразователя 13 частота-код, аналогоцифрового преобразователя напряжение-код и компаратора 16, выход второго вычислительного блока 7 соединен с вторым входом коммутатора 10,а выход компаратора соединен с управляющим входом коммутатора,Устройство работает следующим образом. При наличии на объекте и на корпусе 1 вибрации на инерционную массу 2 через пружину 3 действует сила Р .Под действием инерционной силы Р изменяется сила продольного натяжения струны 6, что приводит к модуляции частоты незатухающих колебаний автогенератора 4, Частотно-модулированный выходной сигнал с второго выхода усилителя 7 подается на частотный дискриминатор 8, с выхода которого сигнал подается на вход первого вычислительного блока 9, Последний на своем выходе по заданной программе последовательно выдает информацию о частоте вибраций Я а амплитуде виброперемещений А и величине виброперегрузки Аы, Эта информация через коммутатор 10 подается на регистратор 11, Выходной сиг- . нал с первого выхода усилителя 7 подается на струну 6 для реализации ее непрерывных автоколебаний.Сигнал с второго выхода усилителя 7 одновременно подается на вход аналого-цифрового преобразователя 12 напряжение-код и аналого-циФрового преобразователя 13 частота-код а также на вход выпрямителя 14, с выхода которого выпрямленное напряжение Б пропорциональное амплитуде колебаний струны, подается на первый вход компаратора 16, На второй вход компаратора 16 подается спорное напряжение 11от источника 15 стабилизированного напряжения.При отсутствии явлений параметрического захвата частоты струнного автогенератора сю частотой измеряемых вибраций соблюдается неравенство П,Б и на выходе компаратора 16 сигнал отсутствует, при этом не работает второй вычислительный блок 17, на информационные входы которого подаются кодовые сигналы с выходов аналого-цифровых преобразователей 12 напряжение-код и 13 и частота-код, При отсутствии сигнала с компаратора 16 коммутатор 10 пропускает на регистратор 11 информацию с первого вычислительного блока 9.При изменении частоты измеряемых вибраций Яь в зонах частотного диапазона, где собственная частота колебаний струны Я, и частота вибраций сдь либо совпадает, либо относятся друг к другу как простые целые2018 51015 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 3 142числа, происходит явление параметри-,ческого захвата частоты автогенератора частотой механических вибрацийИь. Если захват произошел, и, в дальнейшем, частота Ыь изменяется, тои частота автогенератора ч отслеживает частоту ы ь, Только при значи -тельном отличии ы, / ы от отношения простых целых чисел автогенератор снова выходит на частоту собственных поперечных колебаний струныЯ,. При наступлении параметрическогозахвата модуляция частоты струнногоавтогенератора Ы, частотой Я ь отсутствует и выходной сигнал частотного дискриминатора 8 становитсяравным нулю, т,е. информация о параметрах вибраций на выходе первоговычислительного блока 9 отсутствует.Далее происходит явление параметрического резонанса, при этом резковозрастает механическая амплитуда Хпоперечных колебаний струны, 6, Всвязи с этим сигнал на втором выходеусилителя 7 также резко возрастает,что приводит к увеличению напряженийБ, на выходе выпрямителя 14. При этомБ становится больше опорного напряжения Ц и на выходе компаратора 16 появляется электрический сигнал, запускающий второй вычислительный блок 17, на входы которого в виде кода поступает информация о частоте И и амплитуде колебаний Х струны 6 с аналого-цифровых преобразователей 13 и 12 соответственно, Одновременно сигнал с выхода компаратора 16 подается на управляющий входкоммутатора 10, который подключаетвыход вычислительного блока 17 к входу регистратора 11,Колебания струны автогенератораи механические колебания связаныизвестным дифференциальным уравнением, решение которого устанавливаетсоответствие между амплитудой колебания струны Х и параметрами продольных вибраций - А и и . Таблица соответствий занесена в память второговычислительного блока 17. Используявходную информацию о величине амплитуды поперечных колебаний Х струны6 и частоте вибраций и ь , блок 17по заданной программе выдает на выходе информацию об амплитуде механических вибраций Саь , частоте Яи виброперегрузке Аы 5, присутствующих на объекте измерения. При выходе струнного автогенератора иэ состояния параметрического захвата амплитуда колебаний струны резко уменьшается, т.е, 11" становится больше Б и сигнал на выходе компаратора 16 становится равным нулю, второй вычислительный блок 17 отключается, коммутатор 10 подключает к регистратору 11 вход первого вычислительного блока 9 и устройство начинает работать с использованием сигналов частотного дискриминатора 8,1 Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает непрерывнуюинформацию об амплитуде А и частотевибраций У объекта в диапазонечастот ыОт О до 1 в.ра 8.максЮ, - максимальный частотныйдиапазон измерительного устройства,обусловленный его конструктивнымипараметрами,Фо рмула изобретения Устройство для измерения параметров вибраций, содержащее жесткий корпус, внутри которого расположена инерционная масса с центрирующей пружиной, струнный автогенератор, состоящий из магнитной системы, стру. ны, помещенной в воздушный зазор магнитной системы, один конец струны закреплен на корпусе, а другой на инерционной массе, усилителя, вход которого подсбединен к концам струны, а первый выход соединен с помощью цепи положительной обратной связи с концом ст.руны, закрепленным на корпусе, регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерений, оно снабжено последовательно соединенными частотным дискриминатором, вход которого подключен к второму выходу усилителя, первым вычислительным блоком, коммутатором, выход которого подсоединен к регистратору, аналого-цифровым преобразователем напряжение-код, аналого-цифровым преобразователем частота-код, выпрямителем, входы которых соединены с вторым выходом уси" лителя, источником опорного напря-. жения, компаратором, входы которогосоответственно соединены с выходомвыпрямителя и источником опорногонапряжения, вторым вычислительнымСоставитель В, МамонтовТехред Л.Олийнык Редактор А. 111 андор Корректор С, Черни Заказ 4419/38 Тираж 524ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 5 1422018 6блоком, первый, второй и третий вхо- код и компаратора, выход второго ды которого соединены соответственно вычислительного блока соединен с втос выходами аналого-цифрового преоб- рым входом коммутатора, а выход комразователя частота-код, аналого-циф- паратора соединен с управляющим вхорояого преобразователя напряжение 5дом коммутатора.