Устройство для измерения вибрации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 51)5 6 01 Н 11/ 1)ркч"ОПИСАНК АВТОРСКОМ ОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ Ы 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРЯ 1267168, кл. 6 01 Н 13/00, 1985,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИРАЦИИ 1587348 А(57) Изобретение относится к вибродиагностике и может быть использовано для измерения виброскорости и виброускорения различных машин и механизмов. Цель изобретения - повышение точности измерения виброускорения. Устройство содержит последовательно соединенные пьезоэлектрический датчик 1, усилитель 2 и полосовой фильтр 3, входную КС-цепь 4, подключенную к входу усилителя 2, сумматор 5, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам усилителя 2 и полосового фильтра 3. 3 ил./Кф(и) = Кьр полосовогоением Изобретение относится к вибродиагностике, может быть использовано для измерения виброскорости и виброускоренияразличных машин и механизмов и являетсяусовершенствованием устройства по авт, 5св. М 1267168Цель изобретения - повышение точности измерения виброускорения.На фиг.1 приведена структурная схемаустройства; на фиг.2 - график зависимости 10погрешности измерения ускорения от нормированной частотц; на фиг,З - график зависимости модуля максимальнойпогрешности измерения ускорения от коэффициента а= Кфр Кг/К .в цУстройство содержит последовательчосоединенные пьезоэлектрический датчик 1,усилитель 2 и полосовой фильтр 3, входнуюВС-цепь 4, подключенную к входу усилителя2, сумматор 5, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам усилителя 2 и полосового фильтра 3,Последний представляет собой схему смногопетлевой обратной связью и инверти рующим коэффициентом передачи. 25Сумматор 5 имеет коэффициенты передачи К 1 и Кг соответственно по первому ивторому входам, которые связаны с инвертирующим коэффициентом передачи Кфрполосового фильтра 3 соотношением 300,3 Кф, - 0,4,, КгУстройство работает следующим образом.Пьезодатчик 1 и усилитель 2 преобразуют механические когебания а(и) в электрический сигнал, пропорциональныйвиброускорению. Этот сигнал поступает наполосовой фильтр 3 с резонансной часотойир. Напряжение полезного сигнала на вцходе 1 устройства определяется выражениемО,(и) = а(и) Ку(и)Кф(и)где Ку(и) - коэффициент передачи усилителя 2 с учетом входной ЙС-цепи 4;Кф(и) - коэффициент передачи поломвого фильтра 3.Коэффициент передачи усилителя 2 сучетом входной ВС-цепи 4 определяется поФормулеаЯсКуйв)ввввв 2 +ия собственногде Кфр - коэффициент передачи фильтра нацентральновй частоте ир, О - его добротность, Если выполняется условие ВС = 1/ир, то Овца(и) = а(и)КуоКфр Х 2 Вв 2 в М Мир) +1(1 -- ) а + -4 4г д-- + 1 ( - + 1иир ирАца.е сумматора записывагде - мнимая еди Сигнал на вых ется какОтличие приведенной частотной характеристики от идеального интегратора (1/и) для частот и 2 ир составляет менее 0,08;4 при 0 1. Поэтому в частотном диапазоне с нижней граничной частотой и = =2 ир предлагаемое устройство обеспечивает выходной сигнал (по первому выходу), пропорциональный виброскорости. При этом существенно уменьшаются коэффициент передачи устройства вне рабочего диапазона и постоянная времени входной БС-цепи. Например, для - = 10 Гц и С =йф=4000 пФ достаточно В = 5 УОм (вместо обычно требуемых 50 МОм), Таким образом, обеспечивается существенное снижение низкочастотных шумов, повышается точность измерения виброскорости и уменьшается время восстановления устройства после перегрузки, Это позволяет также проводить точн ые оперативнце измерения виброскорости пьезодатчиком со щупом. В то же время сигнал с выхода усилителя 2, пропорциональный виброускорению, дает значение виброускорения со значительной погрешностью, максимальное значение которой при и/ир = 2 составляет 10,5%.Поэтому значение виброускорения снимается с второго выхода устройства (выход сумматора 5). Сигналы на входах сумматора 5 в комплексном виде можно представитьи его модуль ема (44) = з(в) К, х+ф 2 . 1+у)ьр 1+,пример, при КфрК 2 К 1 3565 максималь погреш ства соста =,ь у извест ого див наяустройс 10,5бранн К0,3"а=КфрКна зависимостьгрешности /дмаксв диапазоне част 0,4 а фиг,3 приведексимальнои по- ения ускорения от коэффициенмодуля м/ опредот в Ж 2 вр 44 4 э+вККфр Кр ( - ) Анализ последнего выражения показывает, что при в 2 ар погрешность от неравномерности амплитудно-частотной характеристики полученного таким образом сигнала виброускорения составляет малые значения (менее 2) при 0,3Кфр - 0,4. Для наглядности рас, К 2К 1смотрим приведенные на фиг,2 зависимости погрешности д сигнала ускорения от нормированной частоты МЬр, Как видно, нэность и редлагаемого вляет,35 по сравнению ного, Для обоснования выпазона коэффициента, К 2та а = Кфр в . Как видно из приведеннойК)зависимости, максимальная погрешность мала как раз при значениях 0,3а0,4, 5 поэтому эти значения выделены в качествесущественного признака.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность измерения виброускорения, сохраняя 10 малые низкочастотные шумы и малое времявосстановления после перегрузок. Формула изобретения 45 Устройство для измерения вибрации поавт.св, %1267168,отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения виброускорения, оно снабжено сумматором, усилителем и полосовым фильтром, 0 первый вход сумматора с коэффициентомпередачи К 1 подключен к выходу усилителя, второй вход с коэффициентом передаЧи К 2 соединен с выходом полосового фильтра с инвертирующим коэффициентом передачи 5 Кфр на резонансной частоте вр, а выходсумматора является выходом устройства, причем коэффициенты передачи К 1, К 2 и Кфр удовлетворяют соотношению03Кфр К 2/К 1 - " 04., ФУАД 03 Ю аказ 2413 Тираж 418 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго