Устройство для контроля механи-ческого шума установки

.О П И С А Н И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Советских Социалистических теспублик(31) Р 2713640. 9 (33) ФРГ Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения. Иностранная фирмаКрафтверк Унион АГ (ФРГ)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ШУМА УСТАНОВКИ Изобретение относится к акустикеи предназначено для контроля механического шума.Известно устройство для контролямеханического шума установки, содержащее последовательно включенныечувствительный элемент, предусилительзаряда и активный полосовой фильтри компараторы 1),10Недостатком этого устройства является его чувствительность к помехам, так как в нем выходной сигналпоявляется в тот момент, когда этотсигнал превысит заданное значение.Это может приводить к ложнымсрабатываниям от сигналов помех, которыевозникли не в самой установке.Цель изобретения - повышение по- .мехоустойчивости путем автоматического согласования параметра срабатывания с постоянно изменяющимся основным уровнем шума установки и одновременного подавления импульсных поме,х. 25указанная цель достигается тем,что устройство снабжено последовательно соединенными выпрямителем сосглаживающим звеном, усилителем срегулируемым коэффициентом усиления,сигнализатбром предельного значения,второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а к еговыходу последовательно подсоединеныэлектронный счетчик, декодирующий изапоминающий блоки, а выход и входсчетчика соединены между собой черезблок для возврата в исходное состояние, При этом сигнализатор предельного значения состоит из последовательно соединенных операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с усилителем,с задаваемымкоэффициентом усиления и электронного триггера выход которого соединен с входом электронного счетчика. Кроме того триггер имеет регулируемый гистерезис, а блок вбзврата в исходное состояние состоит из последовательно соединенных мультивибратора с задаваемой длительностью импульса и импульсного датчика, импульсный датчик выполнен в виде ждущего мультивибратора, причем мультивибратор снабжен резистивно-емкостным звеном, устанавливающим длительность импульса.На Фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - упрощенная схема устройства, на Фиг. 3 - кривая сигнала навыходе активного полосового фильтра,ИностранцыВольфганг Бэк, Хорст Херцог и Гюнтер Штипситсна фиг. 4 - форма выходного сигналаблока для возврата в исходное состояние, ны фиг. 5 - форма выходногосигнала сигнализатора предельногозначения, на Фиг. 6 - форма кривойна выходе запоминающего блока.Устройство содержит последовательно включенные чувствительный элемент.точку 4 соединенный с выпрямителем5, со сглаживающим звеном, состоящимиэ конденсатора б и резистора 7, сусилителем 8 с регулируемым коэффициентом усилителя, с сигналиэатором9 предельного значения, второй входкоторого соединен с выходом поло, сового фильтра 3, третий - с узловойточкой 10, а к его выходу последовательно подсоединены электронныйсчетчик 11, выход и вход которогосоединены между собой через блок 12 33для возврата в исходное состояние,деодирующий 13 и запоминающий 14блоки. Выход электрического счетчиа 11 соединен с входом блока 12для возврата в исходное состояниечерез диод 15, а с входом запоминающего блока - через диод 16 в точке17, Выход запоминающего блока обозначен точкой 18.Выпрямитель 5 состоит нэ операционного усилителя 19 с входным резистором 20, в обратную связь котороговключен диод 21, а выход через резистор 22 и диод 23 соединенс входом. Точка соединения диода 23 ирезистора 22 соединена с включенными в обратную связь последовательно соединенными резисторами 24 и25. Выпрямитель содержит подсоединенное к выходу сглаживающее звено,состоящее иэ операционного усилителя 26 с включенными с обратную связьконденсатором б и резистором 7.Регулируемый усилитель 8 содержит входнбй резистор 27 и регулируемюй резистор 28 в цепи обратной связи, выход регулируемого усилителячерез резистор 29 подсоединен к инвертируемому входу .операционногоусилителя 30, вход которого подсоединен к узловой точке 4 через реэнс Отор 31, а в цепь обратной связивключен резистор 32, с выхода которого через резистор 33 сигнал поступает на электронный триггер 34, выполненный с регулируемым гистереэисом с выходом 35 и резистором 36с диодом 37 в цепи обратной связи,выход которого соединен с входомэлектронного счетчика 11.Декодирующий блок 13, включающийв себя электронную схему совпадения фо38, включен на вход вентиля 39,включенного крест накрест.с вентилем 40 запоминающего блока 14.Устройство возврата в исходноесостояние состоит иэ последовательно включенных мультивибратора 41 с задаваемой длительностью импульса с резистором 42 и конденсатором 43, и импульсного датчика, выполненного в виде ждущего мультивибратора 44, выход которого через инвертирующий каскад 45 и диод 15 подсоединен к входу счетчика 11, Ждущий мультивибратор 44 снабжен резистивно-емкостным звеном, состоящим из резистора 46 и конденсатора 47. Вывод 48 через резистор 49 соединен с точкой соединения резисторов 29 и 31 усилителя 30. Точка 50 соединена с плюсом источника питания устройства.Устройство работает следующим образом, Измеряемый механический шум воздействует на чувствительный элемент 1. Сигнал с чувствительного элемента 1 через предусилитель 2 заряда, а также активный полосовой фильтр 3 через узловую точку 4 поступает на выпрямитель 5 и через него на усилитель 8 с регулируемым по постоянно устанавливаемым коэФФициентам усиления и далее на сигнализатор 9 предельного значения, на второй вход которого также подается сигнал с узловой точки 4. В зависимости от знака разности между усиленным средним и измеряемой величиной сигнализатор 9 Формирует счетные импульсы, которые подаются на электронный счетчик 11 и в блок 12 для возврата электронного счетчика 11 в исходное состояние.Сигналы с электронного счетчика 11 поступают на вход декодирующего блока 13, который формирует выходной сигнал, поступающий в запоминающий блок 14. Сигнал с блока 12 через диод 15 поступает на вход "Сброс" электронного счетчика 11. "Сброс" электронного счетчика 11 производится через диод 16 также при возврате запоминающего блока 14 в исходное состояние через точку 17. Выходной сигнал устройства снимается с точки 18.При каждой отрицательной полуволне измеряемой величины, превышающей . выходное напряжение усилителя 8, сигналиэатор 9 предельного значения формирует положительный импульс, поступающий на вход электронного счетчика 11, При достижении числа импульсов величины, заданной декодирующим блоком 13, срабатывает запоминающий блок 14 и на его выходе в точке 18 появляется выходной сигнал. Сигнал с выхода сигнализатора 9 предельного значения подается одновременно на блок 12 возврата в исходное состояние, который по истечении заданного времени возвращает электронный счетчик 11 в исходное состояние. С помощью входного полосового фильтра 3 отфильтровываются промышленные помехи.Выпрямитель 5 работает по двухполупернодной схеме. На резистор 24 через усилитель 19 и диод 23 посту.пает отрицательная полуволна входного переменного напряжения. Одновременно на вход усилителя 26 через резистор 25 подается входное напряжение. Выходной сигнал сглаживается резистором 7 и конденсатором б, образующим обратную связь операционного усилителя 26, на выходе которого появляется среднее значение напряжения О , измеряемой величины. Это напряжейие через резистор 27 подается на регулируемый усилитель 8, коэффициент усиления которого устанавливается с помощью регулируемого 15 резистора 28, которым заедают предельное значение отношения сигнал/помеха. Выходной сигнал усилителя 8 через резистор 29 подается на вход усилителя 30, на который через ре эистор 31 подается сигнал с узловой точки 4. Суммарный сигнал через резистор 33 поступает на электронныйтриггер 34, гистерезис которого задается резистором 36 с диодом 37 в цепи обратной связи.Счетные импульсы напряжения О 9 с выхода 35 через выходы электронного счетчика 11 (а - О) поступают на входы (х, у) электронной схемы совпадения 38 декодирующего блока 13 и через нее при достижении заданного числа импульсов через вентиль 39 запоминающего блока 14 появляются на его выходе в точке 18.Выходной сигнал сигнализатора 9 предельного значения подается также, на блок 12 для возврата в исходное состояние, содержащий, мульти- вибратор 41, длительность импульса которого устанавливают с помощью40 реэистивно-емкостного звена, состоящего из резистора 42 и конденсатора 43. Другой ждущий мультивибратор 44 служит в качестве импульсного датчика, к выходу кото:ого для из менения полярности сигнала подключен электронный инвертирующий каскад 45. Через точку 17, служащую для гашения сигнала на выходе (точ- ка 18), можно осуществлять возврат в исходное состояние электронного счетчика 11, блока возврата в исходное состояние и запоминающего блока 14.По заданному фрОнту выходного импульса мультивибратора 41 подключенный ждущий мультивибратор 44 выдает короткий импульс. Следовательно, первый мультивибратор 41 служит в качестве звена задержки с задаваемым временем задержки. С помо щью выходного имПульса О+. ждущего мультивибратора 44 через инвертирующий каскад 45 и развязывающий диод 15 электронный счетчик 11 сбрасывается на нуль. Это сбрасывание на нуль 65 электронного счетчика 11 осуществляется всегда по истечении времени задержки, задаваемого с помощью резистора 42, после того, как измеряемая величина 04. паразитного сигнала превысит пороговое значение Од.Время задержки может составлять, например, 2 - 5 мс.На вход усилителя 30 можно также подавать положительное напряжение, служащее для блокировки сигналиэатора 9 предельных значений. Это напряжение блокировки подводится через вывод 48 и резистор 49. Оно блокирует сигнализатор 9 предельного эначейия и этим самым практически отклю- чает контрольное устройство, если, например, приходится ожидать действующие кратковременно промышленные по.ехи в виде паразитных сигналов, частота которых находится в диапазоне частот, включаемых системой контроля.Для декодирования входы х и у соединяют с выходами а-и электронного счетчика 11. Если сигналы на входах х и у положительны, то электрониая схема совпадения 38 на выходе выдает сигнал нижнего уровня. Можно также соединить один из выходов а-у точкой 50, находящейся под положительным потенциалом. В этом случае для входа у потребуется всего лишь один сигнал верхнего уровня, чтобы на точке 18 системы появился сигнал тревоги. Так как выходы соответствуют различным разрядам электронного счетчика 11, то путем выбора соответствующих соединений можно определять псчти все числа импульсов в заданном диапазоне чисел, например, между 1 и 15, которые должны приводить к появлению сигнала на выходе в точке 18.На фиг. 3 показаны измеряемая величина О, и среднее значение Оп 1а также предельное значение О за промежуток времени с, С помощью регулируемого резистора 28 выбирают предельное значение О, которое должно быть меньше паразитного сигнала. Это предельное значение Од устанавливают, например, на пятикратнуюю величину среднего значения О, , вы даваемого выпрямителем 5 постоянного напряжения, как показано на диаграмме штриховыми линиями.В момент времени с 0 амплитуда измеряемой величины О на входе усилителя 8 значительно меньше заданного предельного значения О,. В момент.временипаразитный сигнал в виде затухающего колебания, которое может быть выэвано,при включении"силового выключателя в виде переходного процесса полосового фильтра 3, превышает предельное значение О и сигналиэатор 9 предельного значения формирует счетный импульс Оз 5812191на выходе 35 в виде сигнала верхнего уровня, который увеличивает показание эхактронного счетчика 11 наединицу и запускает блок 12 возврата в исходное состояние. Следующаяотрицательная полуволна в Момент времени с выделяет еще один импульс,в то время, как следующие амплитудыуже меньше заданного предельного значения О ,По истечении времени задержки Т,установленного с помощью резистора42, в момент времени сЗ, как показанона Фиг. 4, осуществляется возвратэлектронного счетчика 11 в исходноесостояние с помощью импульса 044 отждущего мультивибратора 44 через инвертирующий каскад 45. Среднее значение О ,от воздействия кратковременного паразитного импульса практически не изменяется. Следовательно,преимущество предлагаемого устройства, состоит в том, что предельноезначение Од автоматически согласуется с измерением среднего значенияО. Если, например, в момент времени с 3 среднее значение Осповысится, то соответственно повысится ипредельное значение Од, многократнопревышая среднее значение Оп 1 . В момент времени с, появляется помеха,которая может привести к срабатыванию сигнала тревоги. В моменты вреИЕНИ С 4, С 5, Сб, Ст амплитуды колебания паразитного сигнала превышаютустановленное на резисторе 28 обратной связи предельное значение О 4 и,следовательно, Формируют соответствующие счетные импульсы Оз, которыерегистрируются электронным счетчиком 11 (см. Фиг. 5), Если число импульсов, выбранное с помощью неизображенных на Фиг. 2 перемычек 4 Омежду выходами а-и электронного счетчика 11 и положительным потенциалом .в точке 50 и входами х и у электронной схемы совпадения 38, составляет,например, 4, то после четвертого 45счетного импульса в момент времениса сигнал на выходе в точке 18 изменяет свое значение с минимальногоуровня на максимальный и подаетсясигнал тревоги О,е, как показано надиаграмме.По истечении времени задержки Т,установленного в мультивибраторе 41,электронный счетчик 11 с помощьюимпульса 044 возвращается в исходноесостояние.В примере выполнения. согласноФиг, 1-6 выбрана система контроляпо механическому шуму. Устройствоможно применять также для контролясостояния каркасов,.в механике раз- щрушения, для обнаружения расшатанных и расслабленных элементов, а также для обнаружения трещин и дляосуществления контроля вибрации установки. Входной сигнал на узловойточке 4 электронного устройстваможет поступать от любого датчиказначений измеряемой величины, который выдает измеряемую величину ввиде переменного напряжения, величина амплитуды которой и количествоколебаний определяют момент подачисигнала тревоги. Формула изобретения1, Устройство. для контроля механического шума установки, содержащеепоследовательно включенные чувствительный элемент, иредусилитель заряда и активный полосовой фильтр,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения помехоустойчивости, оно снабжено последовательносоединенными выпрямителем со сглаживающим звеном усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, сигнализатором предельного значения,второй вход которого. соединен с выходом полосового фильтра, а к еговыходу последовательно подсоединеныэлектронный счетчик, декоднрующий изапоминающий блоки, а выход и входсчетчика соединены между собой через блок для возврата в исходноесостояние,2, Устройство ио и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, сигнализатор предельного значения состоитнз последовательно соединенных операционного усилителя, инвертирующийвход которого соединен с усилителемс задаваемым коэффициентом усиления,и электронного триггера, выход которого соединен с входом электронного счетчика.3. Устройство ио и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что триггеримеет регулируемый гистерезис.4. Устройство ио и, 1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок возврата в исходное состояние состоитиз последовательно соединенных мультивибратора с задаваемой длительностью импульса и импульсного датчика.5Устройство по п. 4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что импульсныйдатчик выполнен в виде ждущего мультивибратора.6. Устройство по и. 4, о т л и- ,ч а,ю щ е е с я тем, что мультивибратор снабжен резистивно-емкостнымзвеном, устанавливающим длительностьимпульса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Р 2334350,кЛ. С 01 й 29/02, оиублик. 1976812191 Составитель А, НовиковТехред М.Рейвес КоРРектоР В, Синицкая Редактор Т, Зубкова Заказ 522/4 Тираж 484 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4