Устройство для измерения параметров вибрации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 7/00 1)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИОРСКОМЧ СБИДЕТЕЛЬСТВЧ 1(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им, Б. Е, Веденеева и Ленинградский политехнический институт им, М.И.Калинина(56) Авторское свидетельство СССР М 1564502, кл, 6 01 М 7/00, 1969,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ57) Использование; изобретение относится к вибрационным исследованиям и предназначено для определения параметров вибрации. Сущность: возбудитель 1 механических колебаний возбуждает колебания в исследуемом объекте в диапазоне рабочих частот турбоагрегата. И змерител ьн ые датчики 3.1.3 регистрируют колебания в исследуемом объекте, датчик 12 - датчик частоты регистрирует значение частоты вращения вибровозбудителя, датчик 15 - опорный фазовый датчик формирует импульс в момент прохождения дебалансов через нулевое значение возбуждающей силы вибровозбудителя, В ыделен н ые максимальные значения амплитуды сигнала и фазового сдвига между опорным фазовым датчиком и каждым из измерительных датчиков, а также значение чистоты возбуждаемых колебаний записываются в массивах данных блока 7 управления. Устройством управления производится расчет значений динамической податливости и величины фазового сдвига для каждого из измерительных датчиков значение частоты, на которой возбуждаются колебания, а также осуществляется вывод рассчитанных зависимостей в цифровой и графической форме на регистрирующие устройства 21, 5 ил,10 30 40 50 Изобретение относится к вибрационнымисследованиям и предназначено дляопределения параметров вибрации,Цель изобретения - повышение точности определения значения собственной резонансной частоты и величиныдинамической податливости,В предлагаемом устройстве введениедополнительных канальных масштабныхусилителей позволяет при тарировке измерительных каналов подстраивать коэффициент передачи каждого из каналов с цельюкорректировки чувствительности дат циков.Еще одним отличием предлагаемого устройства является введение в устройствофазового канала и подключение его к входуизмерителя периода и фазового сдвига.В заявляемом устройстве предлагаетсяввести дешифратор режима измерения периода или фазового сдвига в измерительпериода и фазового сдвига и подключитьвыход блока управления на вход дешифратора режима.На фиг. 1 приведена функциональнаясхема устройства; на фиг, 2 - функциональная схема измерителя периода и фазовогосдвига; нв фиг. 3 - положения валов дебалансов механического виб ровозбудителяи направления воздействия усилий, развиваемых вибровозбудителем; на фиг. 4 -времен н ые диаграммы работы вибровозбудителя, сигналы, формируемые опорнымдатчиком фазы, и сигналы с выхода усилителя-формирователя; на фиг. 5 - блок-схемаалгоритма работы устройства.Устройство содержит возбудитель 1 механических колебаний, закрепленный в контролируемых. точках исследуемойконструкции 2, которые после монтажа турбоагрегата будут являться основными источниками вибрации.В ибро прес бразоватеп и 3.1-3,И, устанавливаются на продольных ригепях, колоннах и нижней плите фундамента подтурбоагрегат, Выходы вибропреобразователей подключены ко входам пассивных интеграторов 4,1-4,М, в качестве которыхиспользованы пассивные С фильтры нижнихчастот с частотй среза.1 Гц, для полученияинформации о перемещении фундамента привоздействии вибрации.Выходы интеграторов 4.1-4,й подключены к входам канальных масштабных усилителей 5,1-5 Л, выходами подключенных ксоответствующим входам коммутатора аналоговых сигналов 6, (й + 1) вход которогосоединен с первым выходом блока управления 7, выходом коммутатора аналоговыхсигналов соединен с входом масштабногоусилителя 8. В ыход масштабного усилителя 8 соединен с первым входом схемы выделения максимального значения 9, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управления 7.Выход схемы выделения максимального значения 9 соединен со входом преобразователя аналог-код 10, выход которого . подключен к первому входу блока управления 7, на второй вход которого. подключен выход измерителя периода и фазового сдвига 11, а третий выход блока управления 7 подключен к третьему входу измерителя периода и фазового сдвига 11, на первый вход которого подключен частотный канал, содержащий датчик частоты 12, устанавливаемый на валу вибровозбудителя 1, фИльтр 13 и усилитель-формирователь 14, выходом подключенный к первому входу измерителя периода и фазового сдвига 11, на второй вход которого подключен фазовый канал, включающий датчик опорного фазового сигнала 15, установленный на валу вибровозбудителя 1, выход которого соединен с входом усилителя-формирователя 16, выходом соединенный с первым входом фазовогодетектора 17, на второй вход которого подключен измерительный фазовый канал, который содержит коммутатор аналоговых сигналов 18, и входов которого соединены с выходами вибропреобразователя 3.1-3 И, (и + 1) вход коммутатора аналоговых сигналов 18 соединен с четвертым выходом блокауправления 7.Выход коммутатора аналоговых сигналов соединен со входом усилителя-формирователя 19, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 18. Выход генератора эталонной частоты 20 соединен с четвертым входом измерителя 11 периода и фазового сдвига, Пятый выход блока управления 7 соединен с входом регистрирующих устройств 21.Измеритель периода и фазового сдвига 11 содержит счетчик-блок 22, блок 23 - элемент задержки, блок 24 - формирователь,блок 25 - элемент выбора режима, блок 26, 27 - элементь "НЕ", блок 28 - буферный регистр, блок 29 - схема согласования уровней,На первый вход блока 22 подключен выход блока 20, на второй вход блока 22 -выход блока 23, выходом блок 22 подключен к первому входу блока 28, на второй вход которого подключен выход блока 27, Входы блоков 23 и 24 подключены к выходу блока 17, выход блока 24 - к первому входу блока 25, второй вход которого подключен к выходу блока 20, Третий вход блока 25 и вход блока 26 подключены к первому выходу блока 7, а выход блока 26 соединен с четвертымвходом блока 25, выход которого соединенс первым входом блока 27. Второй вход блока 27 соединен с вторым входом блока 7,Выход блока 28 соединен с входом блока 29,выход которого подключен к входу блока 7, 5Устройство работает следующим образом,. Возбудитель 1 механических колебанийвозбуждает колебания в исследуемом обьекте 2, Вибропреобразователи 3.1 - З.й (акселерометры) регистрируют виброскоростьв исследуемом объекте 2, сигналы с выходовинтеграторов 4.1 - 4,й выдают виброперемещение исследуемого объекта. Канальныемасштабные усилители 5,1 - 5.И предназнацены для корректировки чувствительностидатчиков, Коэффициент передачи каждогоиз усилителей определяется при тарировке измерительных каналов. Коммутатораналоговых сигналов б в амплитудном канале последовательно подключает вибропреобразователи на вход масштабногоусилителя 8, Сигнал "Сброс" с блока 7управления на вход амплитудного каналаподключается первый датчик. Сигнал 25"Следующий датчик" с блока управления 7производит переключение вибропреобразователей, Масштабный усилитель 8 определяет коэффициент передачи амплитудногоканала и зависит от величины усилия развиваемого вибровозбудителем. Схема 9 выделения максимального значенияпроизводит фиксирование максимальногозначения амплитуды сигнала, затем это значение блоком 10 преобразуется в цифровой 35код и поступает в блок 7, где хранится в массиве данных. Сигналом блока управления 7схема выделения максимального значения 9обнуляется после измерения амплитуды сигнала каждого иэ датчиков. 40В частотном канале формируется цифровой код, пропорциональный частоте колебаний исследуемого объекта, с выходачастотного датчика 12 синусоидальный сигнал поступает на фильтр 13, где происходит 45подавление высокочастотных помех линиисвязи. Затем нэ усилителе-формирователе14 сигнал преобразуется в прямоугольнуюформу с уровнем сигнала, совместимым суровнями ТТЛ, далее сигнал поступает на 50измеритель периода и фазового сдвига 11,Сигналом управления "Измеритель периода" блока 7 управления измеритель периоду и фазового сдвига 11 переводится врежим. измерение периода. Счетчик 22 производит подсчет числа тактовых импульсов,поступающих с генератора эталонной частоты 20, Запуск счетчика производится передним фронтом сигнала лоступэющего свыхода блока 14. Элемент 23 схема задержки обеспечивает задержку сброса счетчика в исходное состояние на время переписи информации со счетчика в буферный регистр 28 и составляет 120 нс.Сброс счетчика 22 в исходное состояние производится задним фронтом сигнала, поступающего с выхода блока 14, Элемент 24 предназначен для формирования сигнала "Строб" переписи. Этот сигнал через элемент 25 осуществляющий переключение режима работы измерителя поступает на вход элемента 27, предназначенный для блокировки сигнала "Строб" переписи на время ввода значения кода буферного регистра 28 в блок 7, Элемент 29 необходим для преобразования кода периода в дополнительный код.В фазовом канале опорный датчик фазы 15, установленный на валу вибровозбудителя формирует импульс в момент перехода значения усилия вибратора через нулевое значение. На фиг, За-г приведено расположение валов дебэланса вибровозбудителя и значения усилия развиваемого вибровозбудителя при различных положениях дебалансов, стрелками указано направление вращения валов дебалансов. На фиг. 4 а,б приведены временные диаграммы усилия развиваемого вибровозбудителем момент т 1 соответ, рис. Зб, т 2 - Зв, тз-Зг, 1 4 - За и сигнала формируемого опорным датчиком фазы, Сигнал опорного датчика фазы формируется в момент 11.Сигнал опорного датчика фазы поступает на усилитель-формирователь 16, в котором преобразуется в импульс прямоугольной формы фиг, 4 в.В измерительном канале сигналы вибропреобразователей 3.1 - З,й поступают на . соответствующие. входы коммутатора аналоговых сигналов 18, сброс в исходное состояние которого и последовательное переключение датчиков производится сигналами управления "сброс" и "следующий датчик" блока управления 7, Усилителем- формирователем 19 гармонические сигналы преобразуются в цифровую форму и поступают на второй вход фазового детектора 17, в котором происходит выделение фазового сдвига, возникающего между опорным датчиком фазы и сигналами каждого из измерительных датчиков, расположенных на исследуемом объекте 2, Выделенное значение фазового сдвига поступает на второй вход измерителя периода и фазового сдвига 11, который сигналом управления "измеритель фазового сдвига" переводится в режим измерения фазового сдвига, Устройство 11 в режиме "измерение фазового сдвига", работает аналогично описанному выше. Сигнал "Перепись" кода счетчика в буферныйрегистр формируется по заднему фронту сигнала Ьр,На резонансных частотах в исследуемом объекте происходит изменение величины фазового сдвига, При переходе через резонанс фаза колебаний меняется от 0 до л тем быстрее, чем меньше величина логарифмического декремента затухания е; На резонансной частоте независимо от величины я фазовый сдвиг между возмущающими колебаниями и колебаниями, возникающиЛ.ми в объекте равен в . Поэтому по измене 2нию величины фазового сдвига можно судить о приближении к зонам собственных резонансных частот объекта. Формула изобретения Устройство для определения параметров вибрации, содержащее возбудитель механических колебаний, устанавливаемый на объекте, Й измерительных датчиков, располагаемых и закрепляемых в контрольных точках объекта, Й интеграторов, входы каждого из которых соединены с выходом каждого из Й измерительных датчиков, последовательно соединенные Й-канальный коммутатор, масштабный усилитель, блок выделения максимума, преобразователь аналог-код, блок управления и регистратор, частотный канал, выполненный в виде последовательно соединенных датчика частоты, фильтра, усилителя-формирователя и измерителя периода, генератор эталонной частоты, выход которого соединен с вторым входом измерителя периода, с 5 третьим входом которого соединен первыйвыход блока управления, второй выход которого соединен с управляющимвходом Й- канального коммутатора, третий выход - с вторым входом блока выделения максиму ма, второй вход - с выходом измерителяпериода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения значения собственной резонансной частоты и величины динамической податливости, 15 оно снабжено Й масштабными усилителями, входы каждого из которых соединены с выходом каждого из Й интеграторов, выход - с соответствующими входами Й-канального коммутатора, последовательно соединен ными датчиком опорного фазового сигнала,первым дополнительным усилителем-формирователем, фазовым детектором коммутатором аналоговых сигналов и вторым дополнительным усилителем-формировате лем, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, выход которого соединен с четвертым входом измерителя периода, четвертый выход блока управления соединен с первым входом коммутатора 30 аналоговых сигналов, второй вход которогосоединен с выходами Й измерительных датчиков,1805296 Составитель С, МарковТехред М, Моргентал Коррек И. Муска Редактор Л, Н а КНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 аказ 934 Тира ВНИИПИ Государственного 113035,МПодписноемитета по изобретениям и открытиямсква, Ж, Раушская наб 4/5