RU14672U1 - Устройство для согласования пьезоэлектрического датчика вибрации - Google Patents

Abstract

Устройство для согласования пьезоэлектрического датчика вибрации, установленного на контролируемом объекте, с системой регистрации параметров вибрации, включающее последовательно соединенные преобразователь заряда датчика вибрации, полосовой фильтр, интегратор, масштабный усилитель, детектор сигнала, отличающееся тем, что в качестве детектора сигнала использован детектор средних квадратических значений сигнала, при этом устройство дополнительно снабжено преобразователем напряжения в ток и блоком контроля датчика вибрации, причем выход детектора средних квадратических значений сигнала подсоединен к первому входу преобразователя напряжения в ток, ко второму входу которого подключен первый выход блока контроля датчика вибрации, второй выход которого подключен к входу преобразователя заряда датчика вибрации, а вход подключен к выходу преобразователя заряда датчика вибрации.

Description

УСТРОЙСТВО для СОГЛАСОВАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

Полезная модель относится к вибродиагностике различных двигателей и, в частности, может быть использована для согласования пьезоэлектрических датчиков, установленных на судовых и авиационных двигателях и их. агрегатах, газотурбинных двигателях, паротурбинных агрегатах, роторах двигателей и т.п.

Известны устройства для согласования пьезоэлектрических датчиков, установленных на корпусе газотурбинного двигателя, содержащие электронный блок преобразования с полосовым фильтром и блок индикации, см., например, а. с. СССР №1213842, G 01М 15/00, 1984.

Помехоустойчивость таких систем неудовлетворительна, поскольку в полосе пропускания фильтра находятся помеховые составляющие

ДАТЧИКА

входного сигнала электронного блока, увеличение амплитуды которых при возникновении неисправности в датчике или бортовой проводке (например, при нарушении экранирования соединительной линии) приводит к ложному срабатыванию аварийной сигнализации.

Известны также системы аналогичного назначения с узкополосными следящими фильтрами, см., например, а. с. СССР N 1140536, GO 1М13/00, 1983.

Помехоустойчивость таких систем значительно выше благодаря настройке на выделение из спектра входного сигнала только той его составляюш;ей, частота которой совпадает с частотой вращения ротора контролируемого двигателя. Другие спектральные составляющие входного сигнала, включая помеховые, находятся в полосе задерживания следящего фильтра и на его выход не проходят.

Однако следует отметить, что такие системы контроля имеют весьма сложную настройку и высокую стоимость ввиду наличия дополнительных каналов, связанных с таходатчиком.

Известны устройства, которые могут быть использованы для согласования пьезоэлектрического датчика вибрации, установленного на контролируемом объекте, с системой регистрации параметров вибрации, содержащие последовательно соединенные преобразователь заряда датчика вибрации, коммутатор, интегратор, полосовой фильтр.

масштабный усилитель, детектор средних значений сигнала, а также генератор тестового сигнала, выход которого соединен со вторым входом коммутатора, первый компаратор сигнала повышенной вибрации и второй компаратор сигнала опасной вибрации, входы которых подключены к выходу детектора средних значений сигнала, а выходы подключены ко входам индикаторов, см. «Система контроля роторных вибраций ИВ-Д-ПФ-С, руководство по технической эксплуатации 6Л 1.720.014 РЭ, Ленинград, НПО «СФЕРА, 28.09.1984 (копия прилагается). Данное техническое решение принято за прототип настояпдей полезной модели.

Его недостаток состоит в сложности конструкции.

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи упрош;ения и снижения его стоимости, а также обеспечение возможности согласования отдельно размещенных на контролируемых объектах пьезоэлектрических датчиков с системой регистрации параметров вибрации.

Согласно настоящей полезной модели это достигается за счет того, что в устройстве для согласования пьезоэлектрического датчика вибрации, установленном на контролируемом объекте, с системой регистрации параметров вибрации, включающем последовательно соединенные преобразователь заряда датчика вибрации, полосовой фильтр.

интегратор, масштабный усилитель, детектор сигнала, в качестве детектора сигнала использован детектор средних квадратических значений сигнала, при этом устройство дополнительно снабжено преобразователем напряжения в ток и блоком контроля датчика вибрации, причем выход детектора средних квадратических значений сигнала подсоединен к первому входу преобразователя напряжения в ток, ко второму входу которого подключен первый выход блока контроля датчика вибрации, второй выход которого подключен ко входу преобразователя заряда датчика вибрации, а вход подключен к выходу преобразователя заряда датчика вибрации.

Заявителем не вьывлены какие-либо источники информации, которые бы содержали сведения о технических решениях, идентичных заявленному. Это позволяет, по нашему мнению, сделать вывод о том, что полезная модель соответствует критерию «новизна.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема заявляемого устройства.

Устройство включает преобразователь заряда пьезоэлектрического датчика вибрации. Преобразователь 1 выполнен на трех операционных усилителях, расположенных в одном корпусе интегральной микросхемы; преобразователь 1 в целом представляет собой дифференциальный инструментальный усилитель с высоким входным сопротивлением и

повышенным подавлением синфазной составляющей помехи и глубокой емкостной обратной связью, что обеспечивает возможность работы с соединительной линией от датчика вибрации любой длины. Выход преобразователя 1 подсоединен ко входу полосового фильтра 2, который в конкретном примере состоит из последовательно соединенных фильтра высших частот и фильтра низших частот, обеспечиваюп1;их заданную неравномерность в полосе пропускания канала и заданное затухание вне ее. Выход фильтра 2 подсоединен ко входу интегратора 3, выполненного на операционном усилителе по схеме активного фильтра второго порядка. Выход интегратора 3 подсоединен ко входу масштабного усилителя 4, который выполнен на операционном усилителе, включенном по неинвертирующей схеме. Выход усилителя 4 подключен ко входу детектора 5 средних квадратических значений сигнала, который выполнен на интегральной микросхеме с дополнительным конденсатором постоянной емкости. Выход детектора 5 подсоединен к первому входу преобразователя 6 напряжения в ток, выполненного на интегральной микросхеме, обеспечивающей данную функцию. Выход преобразователя 6 подключается к системе регистрации параметров вибрации объекта, на котором размещены пьезоэлектрические датчики.

Устройство включает также блок 7 контроля датчика вибрации, первый выход которого подсоединен ко второму входу преобразователя 6

напряжения в ток, а второй выход подключен ко входу преобразователя 1 заряда датчика. На первый вход преобразователя 1 подают сигнал от пьезоэлектрического датчика, согласуемого с системой регистрации параметров вибрации объекта, на котором эти датчики размещены.

Блок 7 контроля датчика вибрации представляет собой генератор с частотой 160 кГц, выполненный на операционном усилителе.

Устройство работает следующим образом. Для согласования установленного на контролируемом объекте пьезоэлектрического датчика вибрации с системой регистрации параметров вибрации, датчик подсоединяют ко входу преобразователя 1 заряда датчика вибрации, где заряд преобразуется в переменное напряжение, пропорциональное виброускорению в месте установки датчика. С выхода преобразователя 1 переменное напряжение поступает на вход полосового фильтра 2 и на вход блока 7 контроля датчика вибрации. Полосовой фильтр 2 обеспечивает заданную неравномерность в полосе пропускания частот вибрации и заданное затухание вне полосы пропускания. С выхода полосового фильтра 2 переменное напряжение, пропорциональное виброускорению, в напряжение, пропорциональное виброскорости. С выхода интегратора 3 переменное напряжение поступает на вход масштабного усилителя 4, который обеспечивает заданный коэффициент преобразования устройства. С выхода масштабного усилителя 4 сигнал

поступает к детектору 5 средних квадратических зпачений, который преобразует переменное напряжение, пропорциональное амплитуде виброскорости контролируемого объекта контроля, в постоянное напряжение, пропорциональное среднему квадратическому значению виброскорости. Это напряжение с выхода детектора 5 поступает на первый вход преобразователя 6 напряжения в ток, который обеспечивает преобразование постоянного напряжения в постоянный ток, пропорциональный среднему квадратическому значению виброскорости. Этот ток содержит полную информацию о вибрации контролируемого объекта, снимаемую пьезоэлектрическим датчиком; он подается к системе регистрации параметров вибрации объекта.

Для непрерывного контроля пьезодатчика блок 7 контроля датчика постоянно подает возбуждающий сигнал непосредственно на датчик и анализирует ответный сигнал датчика, прошедший через преобразователь 1 и поступивший на вход блока 7. В случае неисправности датчика вибрации или его кабеля и линии связи с преобразователем 1 блок 7 выдает на преобразователь 6 напряжения в ток сигнал «Отказ датчика вибрации, при этом значение выходного постоянного тока составляет не более 2 мА.

Устройство реализуется с использованием стандартной элементной базы и обычного заводского оборудования. На основе настоящей полезной

модели ЗАО «Вибро-прибор разработано устройство «Блок согласующий БС-16, что подтверждает, по мпению заявителя, соответствие предложенного технического решения критерию «промышленная применимость.

Claims (1)

1. Устройство для согласования пьезоэлектрического датчика вибрации, установленного на контролируемом объекте, с системой регистрации параметров вибрации, включающее последовательно соединенные преобразователь заряда датчика вибрации, полосовой фильтр, интегратор, масштабный усилитель, детектор сигнала, отличающееся тем, что в качестве детектора сигнала использован детектор средних квадратических значений сигнала, при этом устройство дополнительно снабжено преобразователем напряжения в ток и блоком контроля датчика вибрации, причем выход детектора средних квадратических значений сигнала подсоединен к первому входу преобразователя напряжения в ток, ко второму входу которого подключен первый выход блока контроля датчика вибрации, второй выход которого подключен к входу преобразователя заряда датчика вибрации, а вход подключен к выходу преобразователя заряда датчика вибрации.