Стенд для динамической аттестации бесконтактных преобразователей перемещения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 1 611 01 В 21 51) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 22) ос долг72) ик,В,И, (53) (56) В 50 ССС 92 АТТЕСТА- ВАТЕЛЕИ испыта обретенической е ампли в качестве зазоров ций ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 4294537/24-2807.08.8723,02.89. Бюл. Р 7Институт проблем надеживечности машин АН БССРН,Т.Минченя, П.А.УдовидАдашкевич и В.Т,Минченя531,7,717 (088.8)Авторское свидетельств654, кл. С 01 В 5/02,(54) СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСК ЦИИ БЕСКОНТАКТННХ ПРЕОБРА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ(57) Изобретение относит нию оборудования. Цель и повышение точности динами аттестации в широком спе и частот путем применени механизма градуировочных линдра, на боковой поверхности кото рого выполнены равномерно расположенные пазы. На цилиндре 6 на аттестованной поверхности 9 выполнены равномерно расположенные пазы 10 с монотонно убывающей глубиной, При помощи микрометрического винта 4 устанавливают минимальный зазор между аттестованной поверхностью 9 цилиндра 6 и преобразователем 5 пере мещений. Цилиндр 6 вращают. Частоту вращения цилиндра 6 контролируют при помощи источника 13 света и, фото электрического преобразователя 22. Сигналы с фотоэлектрического преоб разователя 22 и преобразователя 5 перемещений поступают на блок регист рации, Информация о параметрах преобразователя 5 перемещений выводится на индикаторы. 3 илИзобретение относится к областииспытательного оборудования и можетбыть использовано преимущественнодля аттестации бесконтактных индуктивных преобразователей перемещений5на частотах виброперемещений, превышающих 200 Гц,Целью изобретения является повышение точности цинамической аттестации в широком спектре частот и амплитуд путем применения в качестве механизма градуировочных зазоров цилиндра, на боковой поверхности которого выполнены равномерно расположенные пазы.На фиг,) показан стенд, общийвид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1на фиг.3 - схема регистрирующегоблока. 20Стенд содержитоснование 1 ( фиг. )и 2) со стойкой 2, на которой закреплен в цанге 3 с микрометрическим винтом 4 преобразователь 5 пере 1мещений и механизм градуировЬчных 25зазоров, выполненный в виде цилиндра 6, принудительно вращаемого пневмотурбиной 7, установленного на керновых опорах 8 и имеющего аттестованную поверхность 9 для вэаимодействия с градуируемым преобразователем 5 перемещения. На аттестованнойповерхности 9 вдоль образующих цилиндра 6 выполнены равномерно расположенные пазы 10 с монотонно увеличивающейся глубиной, Пазы 1.0 выполняются в виде лысок или канавок сплоским дном. Цилиндр 6 снабженторцовым глухим пазом 11, полости,образованные глухим пазом 1 1 и пазами 10 на поверхности цилиндрд,сообщены при помощи соответствующих, выполненных в стенке цилиндра6 радиальных отверстий 12. Стендсодержит также источник 13 света.Регистрирующий блок выполнен ввиде последовательно соединенных.генератора 14, первого ключа 15,второго ключа 16 и первого счетчика 17, последовательно сеодиненныхустройства 18 выборки - хранения,третьего и четвертого ключей 19 и20.соответственно и аналого-цифрового преобразователя 21, последовательно соединенных фотоэлектрическо"го преобразователя 22 и инвертора23, последовательно соединенныхисточника 24 опорного напряжения,компаратора 25, пятого ключа 26,элемента ИГИ 27,и второго счетчика 28, п каналов регистрации, число которых соответствует числу лазов 10 на боковой поверхности цилиндра 6 и каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных регистра 29 (30 и 31) и индикатора 32 (33 и 34), выход фотоэлектрического преобразователя 22 соединен с первым входом устройства 8 выборки- хранения, выход инвертора 23 соединен с управляющим входом третьего ключа 19 и с вторым входом элемента ИЛИ 27, первый выход второго счетчика 28 соединен с управляющим входом второго ключа 16 и с нулевым входом регистра 29 первого канала регистрации, другие (и)-е выходы второго счетчика 28 соединены с С-входами регистров 30 и 31 каждого иэ (и"1)-х .каналов регистрации соответственно, выход аналого-цифрового преобразователя 21 соединен с выходом первого счетчика 17 и с Ч- входами регистров 29 - 31 каждого из и каналов регистрации, источник )3 света и фотоэлектрический преобразователь 22 оптически связаны через радиальные отверстия 12, выполненные в стенке цилиндра 6, вторые входы устройства 18 выборки-хранения и компаратор 25.предназначены для соединения с выходом аттестуемого преобразователя 5 перемещений.Стенд работает следующим образомВ цанге 3 закрепляют градуируемый,например, индуктивный преобразователь 5 перемещений, а на керновых опорах 8 устанавливают цилиндр 6, имеющий пазы 10, соответствующие требуемому диапазону градуировочных зазоров по амплитуде. Цилиндр 6 может быть выполнен как иэ ферромагнитного, так и неферромагнитного материала, в зависимости от ряда поверхности, с которой будет работать градуируемый преобразователь 5 перемещений. С помощью микрометрического винта 4 устанавливается минимальный зазор Я , При подаче сжатого воздуха в пневмотурбину 7 цилиндр 6 вра-, щается с заданной частотой, определяемой регулятором расхода сжатого/воздуха (не показан) и регистрируемой по сигналам фотоэлектрйчвского преобразователя 22. При прохождении пазов 1 О в зоне преобразователя 5 перемещений зазор между последним114пазов 1 О на цилиндре 6. Посколькув этом режиме каждому пазу 1 О соответствует один импульс, вырабатываемый фотоэлектрическим преобразователем 22, то на выходах второго счетчика 28 последовательно "пробегает"по всем выходам логическая единицав течение одного оборота цилиндра 6.Каждый выход второго счетчика 28соединен с входом синхронизации регистров 29 - 31. Количество регист"ров равно числу пазов 1 О на цилиндре6. Таким образом, цифровой код,соответствующий величине перемещения(зазору) на каждом пазе 10 цилиндра6, записываетсяв соответствующийрегистр 29 - 31 соответственно посигналам стробирования от фотоэлектрического преобразователя 22 и распределенных по регистрам 29 - 31счетчиком 28. Запись цифрового кодас аналого-цифрового преобразователя21 в регистры 29 - 31 осуществляетсяпо информационной шине, объединянзцейвходы Ч регистров 29 - 31,Информация о величинах перемещений (зазорах) по каждому пазу 10,цилиндра 6 выдается с регистров 2931 на индикаторы 32 - 34 соответственно. Имея информации о величинах градуировочных зазоров по каждому пазу10 цилиндра 6 и на различных частотахвращения цилиндра 6, по формуле (1)вычисляется относительная погрешность от неравномерности АЧХ,В режиме измерения параметра фазового сдвига для вычисления относительной фазовой погрешности первый 15и пятый 26 ключи устанавливаются взамкнутом положении, а четвертыйключ 20. - в разомкнутом, Сигнал перемещения, определяемый, величиной градуировочного зазора между индуктивным преобразователем 5 перемещенийи поверхностью 9 цилиндра 6, поступает на второй вход компаратора 25.На другой вход компаратора 25 поступает сигнал постоянного уровня отисточника 24 опорного напряжения.Уровень сигнала от источника 24опорного напряжения выбирается такимбразом, что компаратор 25 осуществляет селекцию максимальной величиныградуировочного зазора и в течениеаждого оборота цилиндра 6 выдаетсяа своем выходе сигнал логическойиницы, Сигнал логической единицывыхода компаратора 25 выдается в 30 14606 и аттестованной поверхностью изменяется. Преобразователь 5 перемещений вырабатывает электрические сигналы. Одновременно, в момент прохождения паза 10 в зоне датчика от фото 5 электрического преобразователя 22 поступает электрический сигнал, позволяищий вести стробирование измерений градуировочных зазоров, а также .1 О измерение фазового сдвига между сигналом от фотоэлектрического преобразователя и сигналом от преобразователя перемещений.Регистрирующий блок работает,следующим образом.В режиме измерений параметра виброперемещения для вычисления погрешР ности от неравномерности амплитудно-частотной характеристики ключи20 К 1 15 и К 5 26 устанавливаются в разомкнутом положении, а ключ К 4 20 - в замкнутом положении. Сигнал пере мещения, определяемый величинами градуировочных зазоров.межпу бескон тактныминдуктивным преобразователем 5 перемещений и поверхностью 9 цилиндра 6, поступает на вход устрой ства 18 выборки-хранения. Запоминание величины сигнала перемещения зазора) в устростве 18 выборки- хранения осуществляется по приходу на его вход управления сигнала логической единицы от фотоэлектрического преобразователя 22, Через третий 19 и четвертый 20 ключи зафиксированная в устройстве 18 выборки-хранения величина перемещения (зазора) попервому пазу 10 цилиндра 6 подается на., аналого-циФровой преобразователь 21, 4 Управление третьим ключом 19 выполняется через инвертор 23, Замыкание третьего клича 19 происходит при подаче на его управляющий вход. логической единицы от,инвертора 23, это45 соответствует нулевому уровню сигнала отсутствию стробирующего импульса) от фотоэлектрического преобра" зователя 22.Во время замыкания третьего ключа 19 и происходит преобразование анало 60 гового сигнала из устройства 18 выборки-хранения в цифровой код по- о средством аналого-цифрового преобразователя 21. При этом сигнал от инвертора 23 через элемент.ИЛИ 2755к поступает на вход второго счетчика н 28. Счетчик 28 выбирается с коэф- ед фициентом пересчета, равным числу с6061 510 для расчета погрешностей от неравно/ 15 20 35 40 45 5 4момент измерения индуктивным преобразователем 5 перемещений максимального градуировочного зазора. Посредством смещения стойки 2 перпендикулярно оси цилиндра 6 ось оптоэлек"тронной пары: фотоэлектрический преобразователь 22, источник 13 света,совмещается с тем сечением цилиндра6, где расположено только одно отверстие, Таким образом, с фотоэлектрическогопреобразователя 22 в течение одного оборота цилиндра 6 .поступает через инвертор 23 и элементоИЛИ 27 на второй счетчик 28 лишьодин импульс. Схема в этом режимеобеспечивает измерение временногоинтервала между импульсом, соответствующим максимальной величине градуировочного зазора, и импульсомот фотоэлектрического преобразователя .22. Это осуществляется следующим.образом. Ло приходу импульса от элемента ИЛИ 27 на вход второго счетчика 28 посдедний, воздействуя науправляющий вход второго ключа 16,замыкает его. Импульсы от генератора14 опорной частоты поступают на входпервого счетчика 17, который производит их подсчет до момента открытия второго ключа 16. Второй ключ16 открывается по приходу от элемента ИЛИ 27 на вход второго. счетчика28 второго импульса. При этом снимается сигнал управления с второгоключа 16, который открывается, ипоступает сигнал записи на вход срегистра 30. Происходит запись цифрового кода с первого счетчика 17 вовторой регистр 30. Цифровой код записанный в регистр 30 и выданный на.индикатор 33, соответствует вреМенному сдвигу между импульсами от максимального градуировочного зазораи импульсом от фотоэлектрическогопреобразователя 22. Этот временныйсдвиг, измеренный на различныхизвестных частотах вращения цилинд.ра 6, позволяет вычислить по формуле(2) относительную фазовую погрешность бесконтактного индуктивногопреобразователя 5 перемещений,1 6Как измерение величин градуировочных зазоров для снятия АЧХ, так и измерение временного сдвига, могут производиться многократно посредством подачи на элементы схемы команды "Сброс" и снятия команды "Сброс".Регистрирующий блок обеспечивает получение параметров, необходимых мерности АЧХ и ФЧХ характеристик бесконтактнбго индуктивного преобразователя 5 перемещений,Для расчета относительной погрешности от неравномерности АЧХ измеряются градуировочные зазоры на каждом. лазе 10, цилиндра 6 в координатах, задаваемых фотоэлектрическимпреобразователем 22, При этом замере пазов 10 осуществляются на различных частотах вращения цилиндра 6 ИГ 1 , Г) во всемдиапазоне частот испытаний бесконтактного индуктивного преобразовате ля 5 перемещений. После получениявеличин сигналов от пазов 1 О (ААА 1А), соответствующих частотам ГФ У 1Е,Грасчет относительной погрешйости З 0 от неравномерности АЧХ производитсяпо формуле ЬАф -ЬА;100 (1) ЛЧ дДк кгде ЬА А, - А - разность амплитуд виброперемещений на двух соседних пазах 10 (К, К+1) валаапри частоте вращения Г;ЬА А -А,к к- разность амплитуд виброперемещений на двух соседних пазах 10 вана (К, К+1) при частоте вращения Г; .Из рассчитанных по формуле (1)для различных пар смежных пазовАЧК 1 О и при различных частотах вращения цилиндра 6 берется наибольшее значение, которое и определяет погрешность от неравномерности АЧХ. Для расчета относительной фазовойФазовая погрешность фотоэлектрического преобразователя 22 аттестуется стандартными средствами и может быть учтена при определении фазовой погрешности индуктивного преобразователя перемещений. погрешности измеряется временной интервал между, импульсом от максималь 55 ного значения паза 10 и импульсомот фотоэлектрического преобразователя 22, Относительная погрешностьопределяется по формулечк = А100(2)4 б 0 б де Л: - ременной интервал междуимпульсом от паза 10 иимпульсом фотоэлектрического преобразователя 22;5Г. - частота вращения вала, Гц,1Использование стенда позволит повысить точность динамической аттес. тации бесконтактных индуктивных преобразователей 5 малых перемещений, повысить производительность аттестации, Кроме того, стенд может быть использован при отработке новых конструкций преобразователей 5, для сравнения их характеристик или дости жения определенных конкретных эксплуатационных параметров,. Формула изобретенияСтенд для динамической аттестации 2 О бесконтактных преобразователей перемещения, содержащий основание со стойкой для установки аттестуемого преобразователя перемещения и механизм градуировочных зазоров, установлен ный с возможностью вращения, и регистрирующий блок, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности динамической аттестации в широком спектре амплитуд и . ЭО частот, он снабжен источником света, механизм градуировочных зазоров выполнен в виде цилиндра, на боковой поверхности которого, предназначенной для взаимодействия с аттестуемым преобразователем, вдоль образующих выполнены равномерно расположенные пазы с монотонно увеличивающейся глубиной, на торце вдоль оси - глухой паз, полости, образованные глухим 4 О пазом и пазами на поверхности, сообщены с помощью соответствующих им выполненных в стенке цилиндра радиальных отверстий, оси которых расположены в одном диаметральном сечении 45 цилиндра, а в стенке цилиндра выполнено дополнительное радиальное отверстие, ось которого расположена в дру 11 8гом диаметральном сечении цилиндраи которое предназначено для сообщения полостей одного из пазов боковойповерхности цилиндра и глухого паза,регистрирующий блок выполнен в видепоследовательно соединенных генератора, первого и второго ключей ипервого счетчика, последовательносоединенных устройства выборки-хранения, третьего и четвертого ключейи аналого-цифрового преобразователя,последовательно соединенных фотоэлектрического преобразователя иинвертора, последовательно соединенных источника опорного напряжения,компаратора, пятого ключа, элементаИЛИ и второго счетчика, и-каналамирегистрации, число которых соответствует числу пазов на боковой поверхности цилиндра и каждый из которыхсостоит из последовательно соединенных регистра и индикатора, выходфотоэлектрического преобразователясоединен с первым входом устройствавыборки-хранения, выход инверторасоединен с управляющим входом третьего ключа и вторым входом элементаИЛИ, первый выход второго счетчикасоединен е управляющим входом второго ключа и с С-входом регистрапервого канала регистрации, другие(и) выходы второго счетчика соединены с С-входами регистров каждогоиз (и) каналов регистрации сост"ветственно, выход аналого-цифровогопреобразователя соединен с выходомпервого счетчика и с 7-входами регистров каждого из п-каналов регистрации, источник света и фотоэлектрический преобразователь установлены для оптической. связи через радиальные отверстия, выполненные встенке цилиндра, вторые входы устройства выборки-хранения и компараторапредназначены для соединения с выходом аттестуемого преобразователяперемещении,Заказ 534/50 Тираж 683 ПодпнсВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб крытиям прид, 4/5