RU2037799C1 - Device of vibration diagnosis of machine equipment - Google Patents
Device of vibration diagnosis of machine equipmentInfo
- Publication number
- RU2037799C1 RU2037799C1 RU93030275A RU93030275A RU2037799C1 RU 2037799 C1 RU2037799 C1 RU 2037799C1 RU 93030275 A RU93030275 A RU 93030275A RU 93030275 A RU93030275 A RU 93030275A RU 2037799 C1 RU2037799 C1 RU 2037799C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- amplifier
- recognition unit
- series
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния механизмов. The invention relates to measuring equipment and can be used to control the technical condition of mechanisms.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для виброакустической диагностики машинного оборудования [1] содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, широкополосный усилитель, блок распознавания сигналов, синхрогенератор, регулируемый полосовой фильтр и блок формирования импульсов, вход регулируемого полосового фильтра соединен с выходом усилителя и первым входом блока распознавания сигналов, второй вход которого соединен с выходом синхрогенератора, вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов. The closest in technical essence to the invention is a device for vibro-acoustic diagnostics of machinery [1] containing a serially connected vibration transducer, a broadband amplifier, a signal recognition unit, a clock generator, an adjustable band-pass filter and a pulse shaping unit, the input of an adjustable band-pass filter is connected to the output of the amplifier and the first input signal recognition unit, the second input of which is connected to the output of the clock generator, the input of which is connected to the output pulse forming unit.
Недостатком известного устройства является недостаточно высокая достоверность в условиях реально существующих нестабильностей элементов и других неучитываемых внешних факторов. A disadvantage of the known device is not sufficiently high reliability in the conditions of real existing instabilities of elements and other unaccounted for external factors.
Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования механизмов. The aim of the invention is to increase the reliability of the diagnosis of mechanisms.
Это достигается тем, что в устройство для виброакустической диагностики машинного оборудования, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, широкополосный фильтр и блок распознавания сигналов и перерастраиваемый полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя и информационным входом блока распознавания сигналов, введены блок автоматической регулировки усиления и последовательно соединенные генератор опорного напряжения и регулируемый усилитель, при этом выход регулируемого усилителя соединен с входом управления блока распознавания сигналов, выход генератора опорного напряжения дополнительно соединен с входом опорного напряжения блока автоматической регулировки усиления, информационный вход и выход последнего подключены соответственно к выходу перестраиваемого полосового фильтра и входу управления широкополосного усилителя. This is achieved by the fact that in the device for vibro-acoustic diagnostics of machinery, containing a serially connected vibration transducer, a broadband filter and a signal recognition unit and a tunable band-pass filter, the input of which is connected to the output of the broadband amplifier and the information input of the signal recognition unit, an automatic gain control unit and connected by a reference voltage generator and an adjustable amplifier, while the output of the adjustable gain For is connected to the control input of the signal recognition unit, the output of the reference voltage generator is additionally connected to the reference voltage of the automatic gain control unit, the information input and the output of the latter are connected respectively to the output of the tunable bandpass filter and the control input of the broadband amplifier.
Поставленная цель достигается также тем, что блок распознавания сигналов состоит из N параллельных каналов и последовательно соединенных коммутатора, компаратора и индикатора, входы всех каналов объединены с образованием информационного входа блока распознавания сигналов, их выходы соединены с соответствующими входами коммутатора, второй вход компаратора является входом управления блока распознавания сигналов, а каждый канал выполнен в виде последовательно соединенных перестраиваемого полосового фильтра, квадратичного детектора и регулируемого усилителя. This goal is also achieved by the fact that the signal recognition unit consists of N parallel channels and series-connected switch, comparator and indicator, the inputs of all channels are combined to form the information input of the signal recognition unit, their outputs are connected to the corresponding inputs of the switch, the second input of the comparator is a control input signal recognition unit, and each channel is made in the form of series-connected tunable band-pass filter, quadratic detector adjustable amplifier.
Принцип действия предлагаемого устройства основывается на диагностировании дефектов или неисправностей в каждом из N закрепленных (контролируемых) узлов машинного оборудования по признаку структурных изменений в суммарном виброакустическом сигналеVΣ (t), которые проявляются в изменениях интенсивности σi 2 соответствующей составляющей Vi(t) суммарного вибросигнала по отношению к интенсивности σо 2 его опорной составляющей Vo(t), характеризующей работу (N+1) (опорного) узла. В условиях бездефектной работы i-го узла выполняется равенство σi 2/ σo 2= αi 2 const. При появлении дефекта получаем σi 2/ σo 2 > αi 2. Признаком достоверного обнаружения дефекта может служить условие σi 2 / σo 2 ≥ β* αi 2, где β* 1,5.2,0 коэффициент предельного увеличения относительной интенсивности i-й составляющей вибросигнала.The principle of operation of the proposed device is based on the diagnosis of defects or malfunctions in each of the N fixed (controlled) nodes of the machine equipment based on structural changes in the total vibroacoustic signal V Σ (t), which are manifested in changes in the intensity σ i 2 of the corresponding component V i (t) of the total vibration signal with respect to the intensity σ about 2 of its reference component V o (t), characterizing the work of (N + 1) (reference) node. Under the conditions of defect-free operation of the ith node, the equality σ i 2 / σ o 2 = α i 2 const is satisfied. When a defect occurs, we obtain σ i 2 / σ o 2 > α i 2 . The condition σ i 2 / σ o 2 ≥ β * α i 2 can serve as a sign of reliable detection of the defect, where β * 1.5.2.0 is the coefficient of the maximum increase in the relative intensity of the i-th component of the vibration signal.
Отношение σi 2/ σo 2 может служить таким образом достаточной статистикой в задаче диагностирования технического состояния каждого i-го узла. Ее (статистики) основным преимуществом является инвариантность (нечувствительность) к любым квазилинейным искажениям суммарного сигнала VΣ (t), в том числе за счет влияния разного рода нестабильностей окружающей среды и старения элементов устройства.The ratio σ i 2 / σ o 2 can thus serve as sufficient statistics in the problem of diagnosing the technical condition of each i-th node. Its (statistics) main advantage is invariance (insensitivity) to any quasilinear distortion of the total signal V Σ (t), including due to the influence of various kinds of environmental instabilities and aging of the device elements.
На чертеже изображена блок-схема устройства для виброакустической диагностики машинного оборудования. The drawing shows a block diagram of a device for vibro-acoustic diagnostics of machinery.
Устройство содержит последовательно соединенные вибропреобразователь 1, широкополосный усилитель 2 и блок 3 распознавания сигналов, перестраиваемый полосовой фильтр 4, вход которого подключен к выходу усилителя 2 и информационному входу блока 3, блок 5 автоматической регулировки усиления и последовательно соединенные генератор 6 опорного напряжения и регулируемый усилитель 7, выход последнего соединен с входом управления блока 3 распознавания сигналов, выход генератора 6 дополнительно соединен с входом опорного напряжения блока 5 автоматической регулировки усиления, информационный вход и выход последнего соединены соответственно с выходом полосового фильтра 4 и входом управления широкополосного усилителя 2. При этом блок 5 автоматической регулировки усиления может быть выполнен по известной схеме последовательного соединения детектора 8 с задержкой, регулируемой уровнем опорного напряжения, усилителя 9 и фильтра 10 нижних частот [2] А блок 3 распознавания сигналов состоит из N параллельных каналов 11-1-11-N, где N количество каналов, и последовательно соединенных коммутаторов 12 на N входов, компаратора 13 и индикатора 14. Входы всех каналов объединены и образуют информационный вход блока 3, их выходы соединены с соответствующими входами коммутатора 12. Второй (опорный) вход компаратора 13 является входом управления блока 3, а каждый канал 11-i состоит из последовательно соединенных перестраиваемого полосового фильтра 15, квадратичного детектора 16, интегратора 17 и регулируемого усилителя 18. The device comprises a series-connected vibration transducer 1, a broadband amplifier 2 and a signal recognition unit 3, a tunable band-pass filter 4, the input of which is connected to the output of the amplifier 2 and the information input of the block 3, an automatic gain control unit 5 and a series-connected reference voltage generator 6 and an adjustable amplifier 7 , the output of the latter is connected to the control input of the signal recognition unit 3, the output of the generator 6 is additionally connected to the reference voltage input of the automaton unit 5 gain control, the information input and the output of the latter are connected respectively to the output of the bandpass filter 4 and the control input of the broadband amplifier 2. In this case, the automatic gain control unit 5 can be made according to the well-known serial circuit of the detector 8 with a delay controlled by the level of the reference voltage of the amplifier 9 and low-pass filter 10 [2] A signal recognition unit 3 consists of N parallel channels 11-1-11-N, where N is the number of channels, and commutator switches connected in series 12 to N inputs, comparator 13 and indicator 14. The inputs of all channels are combined and form the information input of block 3, their outputs are connected to the corresponding inputs of switch 12. The second (reference) input of comparator 13 is a control input of block 3, and each channel 11-i consists of a series-connected tunable band-pass filter 15, a quadratic detector 16, an integrator 17 and an adjustable amplifier 18.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Суммарный вибросигнал VΣ (t) от вибропреобразователя 1 усиливается в усилителе 2 и поступает на входы N полосовых фильтров 15, которыми отфильтровываются (выделяются) N контролируемых составляющих Vi(t), i=.The total vibration signal V Σ (t) from the vibration transducer 1 is amplified in the amplifier 2 and fed to the inputs of N band-pass filters 15, which filter (highlight) N controlled components V i (t), i = .
Сигнал каждой отдельной составляющей с выхода полосового фильтра 15 детектируется по амплитуде в квадратичном детекторе 16 и подается на вход соответствующего интегратора 17, где формируется оценка его относительной интенсивности σi 2. Сигнал, пропорциональный σi 2 βi αi 2σo 2, с выхода интегратора 17 усиливается с коэффициентом усиления Кi 1/ αi 2 в усилителе 18. Усиленные сигналы с выходов каналов 11-1-11-N, пропорциональные по величине интенсивности опорного сигнала βi σo 2, последовательно во времени через коммутатор 12 подаются на компаратор 13, где они сравниваются с установленным пороговым уровнем Uп β* σo 2. При βi > β* сигнал проходит на вход индикатора 14, где регистрируется неисправность в соответствующем i-м узле машинного оборудования.The signal of each individual component from the output of the band-pass filter 15 is detected by amplitude in a quadratic detector 16 and fed to the input of the corresponding integrator 17, where an estimate of its relative intensity σ i 2 is formed . The signal proportional to σ i 2 β i α i 2 σ o 2 from the output of the integrator 17 is amplified with a gain K i 1 / α i 2 in the amplifier 18. The amplified signals from the outputs of channels 11-1-11-N, proportional in magnitude the intensity of the reference signal β i σ o 2 , sequentially in time through the switch 12 are fed to the comparator 13, where they are compared with the set threshold level U p β * σ o 2 . When β i > β *, the signal passes to the input of indicator 14, where a malfunction is recorded in the corresponding ith node of the machinery.
Для формирования требуемого порогового уровня Uп устройство снабжено последовательно соединенными генератором 6 опорного напряжения и регулируемым усилителем 7. Генератор 6 выполняется по схеме генератора постоянного напряжения и генерирует (формирует) напряжение, равное σо 2= const. Требуемое пороговое напряжение на втором входе компаратора 13 формируется путем усиления постоянного напряжения генератора 6 в усилителе 7 с коэффициентом, равным β*. При этом предполагается, что интенсивность опорной составляющей Vo(t) суммарного вибросигнала предварительно стабилизирована на уровне σо 2 const.To form the required threshold level U p, the device is equipped with a series-connected reference voltage generator 6 and an adjustable amplifier 7. The generator 6 is executed according to the DC voltage generator circuit and generates (generates) a voltage equal to σ о 2 = const. The required threshold voltage at the second input of the comparator 13 is formed by amplifying the constant voltage of the generator 6 in the amplifier 7 with a coefficient equal to β * . It is assumed that the intensity of the reference component V o (t) of the total vibration signal is previously stabilized at the level of σ о 2 const.
Для стабилизации интенсивности или мощности σо 2 опорной составляющей суммарного вибросигнала в устройство введен блок 5 автоматической регулировки усиления, который совместно с настроенным на частоту fo опорной составляющей полосовым фильтром 4 и широкополосным усилителем 2 реализует идею селективной по полосе частот автоматической стабилизации мощности сигнала Vo(t). При этом на опорный вход блока 5 подается напряжение задержки, равное σо 2 с выхода генератора 6. На вход полосового фильтра 4 подается суммарный вибросигнал, усиленный усилителем 2.To stabilize the intensity or power σ о 2 of the reference component of the total vibration signal, an automatic gain control unit 5 is introduced into the device, which together with the reference component tuned to the frequency f o of the bandpass filter 4 and broadband amplifier 2 implements the idea of automatic stabilization of the signal power V o selectively in the frequency band (t). At the same time, a delay voltage equal to σ about 2 from the output of the generator 6 is supplied to the reference input of block 5. The total vibration signal amplified by amplifier 2 is supplied to the input of the bandpass filter 4.
В полосовом фильтре 4 отфильтровывается его опорная составляющая Vo(t). Сигнал Vo(t) с выхода фильтра 4 подается на детектор 8 блока 5 автоматической регулировки усиления, где он квадратично детектируется по амплитуде и сравнивается с опорным уровнем σо 2. При условии Vo 2(t) > > σо 2 замыкается цепь обратной связи, включающая усилитель 9 и фильтр 10 нижних частот.In the band-pass filter 4, its support component V o (t) is filtered. The signal V o (t) from the output of the filter 4 is fed to the detector 8 of the block 5 automatic gain control, where it is quadratically detected by amplitude and compared with the reference level σ about 2 . Under the condition V o 2 (t)>> σ o 2, a feedback circuit is closed, including an amplifier 9 and a low-pass filter 10.
Усиленный в усилителе 9 и усредненный в фильтре 10 сигнал с выхода детектора 8 подается на вход управления широкополосного усилителя 2 и понижает его коэффициент усиления до момента обеспечения равенства Vo 2(t) σо 2, когда цепь автоматической регулировки усиления размыкается. Этим обеспечивается стабилизация интенсивности опорной составляющей сигнала Vo(t) на требуемом уровне σо 2 вне зависимости от влияния разного рода нестабильностей и случайных внешних факторов на уровень входного (суммарного) сигнала VΣ (t) и одновременно обеспечивается защита цепи автоматической регулировки усиления от действия внешних помех.The signal amplified in the amplifier 9 and averaged in the filter 10 from the output of the detector 8 is fed to the control input of the broadband amplifier 2 and lowers its gain until V o 2 (t) σ о 2 is achieved when the automatic gain control circuit opens. This ensures stabilization of the intensity of the reference component of the signal V o (t) at the required level σ o 2 regardless of the influence of various kinds of instabilities and random external factors on the level of the input (total) signal V Σ (t) and at the same time protects the automatic gain control circuit from action of external interference.
Перед началом работы для настройки устройства на конкретное машинное оборудование определяют собственные частоты fi всех контролируемых составляющих Vi(t), i= , суммарного вибросигнала, а также частоту (N+1)-й (опорной) составляющей fo и соответствующий набор относительных интенсивностей α i 2 σi 2/ σo 2, i=, характеризующий номинальный (бездефектный) режим работы оборудования.Before starting work, to set up the device for a specific machine equipment, the eigenfrequencies f i of all controlled components V i (t), i = total vibration signal, as well as the frequency of the (N + 1) -th (reference) component f o and the corresponding set of relative intensities α i 2 σ i 2 / σ o 2 , i = characterizing the nominal (defect-free) mode of operation of the equipment.
По частотам fi} настраивают полосовые фильтры 15, а по коэффициентам α i 2} регулируемые усилители 18 в каналах 11-1-11-N блока 3 распознавания сигналов. Коэффициент усиления регулируемого усилителя 7 устанавливают равным β* const. При этом для получения исходных данных в процессе настройки устройства могут быть использованы результаты предварительного спектрального анализа, проведенного над вибросигналом от заведомо исправного машинного оборудования.In terms of frequencies f i }, band-pass filters 15 are tuned, and in terms of coefficients α i 2 } adjustable amplifiers 18 in channels 11-1-11-N of signal recognition unit 3. The gain of the adjustable amplifier 7 is set equal to β * const. In this case, to obtain initial data in the process of setting up the device, the results of a preliminary spectral analysis performed on a vibration signal from known-good machinery can be used.
Таким образом, благодаря введению в устройство дополнительных элементов 5, 6 и 7 и новых функциональных связей удается повысить достоверность его работы в условиях реально существующих нестабильностей и неучитываемых внешних факторов, таких как температурные колебания, различия в качестве контакта вибропреобразователя 1 с корпусом машинного оборудования, старение элементов устройства и т.п. Причем за счет высокой избирательности цепи автоматической регулировки усиления по частоте одновременно обеспечивается высокая помехозащищенность предложенного устройства, что также повышает достоверность осуществляемого диагностирования. Thus, thanks to the introduction of additional elements 5, 6, and 7 and new functional connections, it is possible to increase the reliability of its operation under conditions of real instabilities and unaccounted for external factors, such as temperature fluctuations, differences in the quality of contact of the vibration transducer 1 with the machine body, aging device elements, etc. Moreover, due to the high selectivity of the automatic gain control circuit in frequency, the high noise immunity of the proposed device is simultaneously provided, which also increases the reliability of the diagnosis.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93030275A RU2037799C1 (en) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | Device of vibration diagnosis of machine equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93030275A RU2037799C1 (en) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | Device of vibration diagnosis of machine equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2037799C1 true RU2037799C1 (en) | 1995-06-19 |
RU93030275A RU93030275A (en) | 1995-12-20 |
Family
ID=20142901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93030275A RU2037799C1 (en) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | Device of vibration diagnosis of machine equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2037799C1 (en) |
-
1993
- 1993-05-26 RU RU93030275A patent/RU2037799C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Максимова М.В. Защита от радиопомех. М.: Сов.радио, 1976, с.197, рис.5.7. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1679234, кл. G 01M 7/00, 1991. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4493811A (en) | Preamplifier for a wide range neutron flux monitoring system | |
KR0144437B1 (en) | A thermocouple testing method and apparatus for detecting an open circuit | |
US4127813A (en) | Method for balancing the sensitivity of two channels in a differential detection apparatus | |
CN111711498B (en) | Active antenna's anti-interference performance testing arrangement and system | |
RU2037799C1 (en) | Device of vibration diagnosis of machine equipment | |
JPS638428B2 (en) | ||
SE438047B (en) | MISCELLANEOUS FAULTS OR DEFECTS IN MACHINE PARTS WHICH MOVE THE MIDDLE PICK-UP FOR CONVERSION OF MECHANICAL VIBRATIONS TO ELECTRICAL SIGNALS | |
RU2379837C1 (en) | Superheterodyne receiver | |
SU1467412A1 (en) | Device for vibration diagnostics of periodic action mechanisms | |
US5825018A (en) | Optical lock-in detection technique for coherent detection applications | |
SU871203A1 (en) | Device for magnetic head rejecting | |
SU1413543A1 (en) | Sequential-type spectrum analyzer | |
SU1700417A1 (en) | Method of diagnostics of state of friction pairs | |
SU1497610A1 (en) | Apparatus for shaping a spectrum of random vibration | |
SU1054799A1 (en) | Device for measuring q-factor of resonator of electromechanical filter | |
RU2117271C1 (en) | Device for leakage detection | |
SU1236929A1 (en) | Device for condition inspection of semiconductor devices by their noise properties | |
JPS56104222A (en) | Trouble shooting device of pressure-oil pump motor | |
SU1142747A1 (en) | Mechanism vibration diagnostic device | |
SU1000230A1 (en) | Device for monitoring tool wear degree | |
SU1531032A1 (en) | Device for measuring noise ratio of mixing diodes | |
SU873429A1 (en) | Device for measuring radio receiver frequency selectivity inter-modulation characteristic variation | |
SU642682A1 (en) | Dynamic object diagnosis method | |
FI75670C (en) | System for testing workpieces by random behavior and harmonic vibrations. | |
SU669382A1 (en) | Arrangement for reproduction and analysis of variable-frequency information signals from magnetic tape |