Устройство для измерения параметров вибрации

(72) Авторы изобретения Воронежский инженерно-строительный институт(5 Ц УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ Изобретение относится к измерителям параметров вибрации, а именно к устройствам для измерения амплитуд= нцх значений виброскорости и виброперемещения. Известно устройство для измерения параметров вибрации, содержащее соединенные последовательно вибродатцик, амплитудный детектор и интегрирующий усилитель Г 13. Недостатком такого устройства яв-ляется низкая производительность измерений, обусловленная тем, что при , изменении амплитуды или цастотц измеряемых колебаний сигнал на выходе устройства, пропорциональный амплитудному значению виброперемещения устанавливается через время, равное нескольким периодам измеряемого.сигнала 2).Целью изобретения является повышение производительности измерений. 2Указанная цель достигается тем,что устройство для измерения параметров вибрации, содержащее соединенные последовательНо вибродатцик,амплитудный детектор. и интегрирующий 5 усилитель, снабжено двумя формиро"вателями импульсов, элементом ЗАПРЕТ,.связанным с его выходом управляющимвходом и подключенным параллельно кинтегрирующему усилителю разряднымключом, двумя ключами и двумя блоками памяти, вход первого формирователя импульсов соединен с выходомвибродатцика, первыи выход - с первым, входом элемента ЗАПРЕТ, вторым входом амплитудного детектораи управляющим входом первого ключа,второй выход - со вторым входом элемента ЗАПРЕТ и церез второй формирователь импульсов - с управляющимвходом второго ключа, сигнальныйвход последнего соединен с выходомамплитудного детектора, выход - совходом второго блока памяти, вход3 949344первого блока памяти связан с выходом первого ключа, сигнальный входкоторого соединен с выходом интегрирующего усилителя,Кроме тогоамплитудный детекторвыполнен из диода, подключенного кего катоду конденсатора, и подключенного параллельно последнему второго разрядного ключа, управляющийвход которого и анод диода представ Вляют собой соответственно второй ипервый входы амплитудного детекторакатод диода - выход амплитудного детектора, а второй выход конденсато"ра заземлен, 15На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на Фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работуустройства,Устройство содержит соединенные последовательно вибродатчик 1, амплитудный детектор 2 и интегрирующий усилитель 3, два формирователя и 5 импульсов, элемент 6 ЗАПРЕТ, свя- занный с его выходом управляющим входом и подключенный параллельно к интегрирующему усилителю 3 разрядный ключ 7, два ключа 8 и 9 и два блока 10 и 11 памяти, вход первого формирователя 4 импульсов соединен с выходом вибродатчика 1, первый выход - с первым входом элемента 6 ЗАПРЕТ, вторым входом амплитудного детектора 2 и управляющим входом первого ключа 8, второй выход - со вто 35 рым входом элемента 6 ЗАПРЕТ и через второй Формирователь 5 импульсов с управляющим входом второго ключа 9, сигнальный вход последнего соединен40 свыходом амплитудного детектора 2, выход - со входом второго блока 11 памяти, вход первого блока 10 памяти связан с выходом первого ключа 8, сигнальный вход которого соеди 45 нен с выходом интегрирующего усилителя 3.Амплитудный детектор 2 выполнен из диода 12, подключенного к его ка" тоду конденсатора 13 и подключенного параллельно последнему второго разрядного ключа 14, управляющий вход которого и анод диода 12 представляют собой соответственно второй и первый входы детектора 2, катод диода - выход детектора 2, а второй вывод конденсатора 13 заземлен.Устройство работает следующим образом. 4Механические колебания М изменяющиеся, например,по гармоническому законуХ = А з 1 пый,где А - амплитуда виброперемещений;ю - частота колебаний;преобразуются в электрический сигналвибродатчиком 1, на выходе которогоформируется напряжение О, пропорциональное виброскорости измеряемых колебаний, Напряжение поступает на первый вход амплитудного детектора 2,где через диод 12 заряжает конденсатор 13 до амплитудного значения напряжения О(кривая Ь), Таким образом, на выходе амплитудного детектора2 Формируется напряжение, уровень которого к концу интервала положительности напряжения О равен Ах,т;е,амплитудному значению этого напряжения.Напряжение 01 поступает также навход первого формирователя 4 импульсов, на первом выходе которого формируется напряжение О в виде пос-ледовательности прямоугольных импульсов заданной длительности передниефронты которых совпадают с началамиинтервалов положительности напря"жения О, а на втором выходе - напряжение О, в виде последовательностипрямоугольных импульсов, длительности которых равны длительностям интервалов положительности напряже-.ния 01,Напряжение 0 поступает на первый, а напряжение 0 - на второй входы элемента 6 ЗАПРЕТ, на выходе которого формируется напряжение Ов виде последовательности прямоугольных импульсов, передние Фронты которых совпадают с задними Фронтами импульсов 0, а задние Фронты - с задними Фронтами импульсов 04Импульсы 0 поступают на управляющий вход первого разрядного ключа 7, подключенного параллельно интегрирующему усилителе 3, на вход последнего поступает напряжение 02 с выхода амплитудного детектора 2, Импульсы Ц включают первый разрядный ключ 7, который шунтирует интегрирующий усилитель 3 и на интервале действия импульсов 0 напряжение О на выходе интегрирующего усилителя 3 равно нулю независимо от уровня напряжения ОВ моменты окончания импульсов О(т.е. в моменты окончания интервалов положительности напряжения О)первый разрядный ключ 7 выключается инапряжение 06 линейно нарастает вовремени со скоростью, пропорциональ"ной напряжению 02, т.е. со скоростью,пропорциональной амплитудному значению напряжения 0. К моментам началинтервалов положительности напряжения О уровень напряжения 0 достигает значения О а иИ 71= - 4 ш=Ю/А15 где- коэффициент передачи интегрирующего усилителяТ - период колебаний;т.е. пропорционален амплитуде виброперемещения, 26На сигнальный вход первого ключа 8 поступает напряжение 06 с выхода интегрирующего усилителя 3, а на управляющий вход - импульсы И с первого выхода первого Формирователя 4 25 импульсов, Импульсы О поступают также на второй вход амплитудного детектора 2, включая второй разрядный ключ 14, который шунтирует конденсатор 13, подготавливая амплитуд- зо ный детектор 2 к измерению на следующем интервале положительности напряжения 0 1. Напряжение 02 становится равным нулю, а напряжение 06 на выходе интегрирующего усилителя 3 пере-з35 стает изменяться, оставаясь равным достигаемому к началу действия ймпуль. сов О (т,е. к началу интервалов положительности напряжения 0) значению, пропорциональному амплитуде виб-ропереяещения. Импульсы О включают первый ключ 8 и на вход первого запоминающего блока 10 поступает напряжение О в виде последовательности импульсов, длительности которых рав 45 ны длительностям импульсов О, а уровни - значениям напряжения 06, достигнутым к началам последующих интервалов положительности напряжения 61, т.е. уровни импульсов О про 7 Ю порциональны амплитудам напряжения 01 на каждом интервале его положительности. Первый запоминающий блок 10 фиксирует импульсы О и на его выходе Формируется ступенчатое напря 55 жение 08, уровень которого на каждом периоде изменения напряжения О про" порционален амплитуде вибропереяещения,На сигнальный вход второго ключа9 поступает напряжение О с выходаамплитудного детектора 2, а на управляющий вход - напряжение Оц свыхода второго формирователя 5 импульсов, на вход которого поступаютимпульсы О со второго выхода первого формирователя 4 импульсов, Напряжение 09 имеет вид последовательности прямоугольных импульсовзаданной длительности, передние фронты которых совпадают с задними, Фронтами импульсов О, т.е. с концамиинтервалов положительности напряжения 01. Импульсы О включают второйключ 9 и на вход второго запоминающего блока 11 поступает напряжение01 в виде последовательности импульсов, длительности которых равны длительностям импульсов Оц а уровнизначениям напряжения 02 на интерваледействия импульсов О, т.е. равныамплитудным значениям напряжения 0фпропорциональным амплитудным значениям виброскорости, Второй запоминающий блок 11 фиксирует импульсыО и на его выходе формируется ступенчатое напряжение 01, уровни которого на каждом периоде изменения на"пряжечия О, пропорциональны амплитуде виброскорости,Высокая производительность изме"рений позволяет использовать предлагаемое устройство при измерении быст"роизменяющихся по частоте и амплитудеколебаний, а также в качестве датчикаамплитудных значений виброскорости ивиброперемещения,Формула изобретения1. Устройство для измерения параметров вибрации, содержащее соединен- ные последовательно вибродатчик, амплитудный детектор и интегрирующий усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения произ" водительности измерений, оно снабжено двумя Формирователями импульсов, элементом ЗАПРЕТ, связанным с его выходом управляющим входом и подключенным параллельно к интегрирую - щему усилителю разрядным ключом, двумя ключами и двумя блоками па" мяти, вход первого формирователя импульсов соединен с выходом вибродатчика, первый выход - с первым входом элемента ЗАПРЕТ, вторым входом амплитудного детектора и управляющим входом первого ключа, второйвыход - со вторым входом элемента ЗАПРЕТ и через второй формирователь импульсов - с управляющим входом второго ключа, сигнальный вход последнего соединен с выходом амплитудного детектора, выход " со входом второго блока памяти, вход первого блока па" мяти связан с выходом первого ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом интегрирующего усилителя.2, Устройство по п.1, о т л и ц аю щ е е с я тем, цто амплитудный детектор выполнен из диода, подключенного к его катоду конденсатора,и подключенного параллельно последнему второго разрядного ключа, управляющий вход которого и анод диодапредставляют собой соответственно второй и первый входы амплитудного детектора, катод диода - выход амплитудного детектора, а второй выход конденсатора заземлен.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 291105, кл. О 01 Н 1/06, 1965(прототип),2. Гинсбург С. Г. Методы решения 15 задач по переходным процессам в электрических цепях. М., "Советскоерадио", 1956, с. 62-61, 38-10.