RU2098777C1 - Microprocessor vibration meter - Google Patents
Microprocessor vibration meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2098777C1 RU2098777C1 RU95116838A RU95116838A RU2098777C1 RU 2098777 C1 RU2098777 C1 RU 2098777C1 RU 95116838 A RU95116838 A RU 95116838A RU 95116838 A RU95116838 A RU 95116838A RU 2098777 C1 RU2098777 C1 RU 2098777C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- vibration
- switch
- unit
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для измерения вибрации, контроля и диагностики роторного оборудования. The invention relates to a vibration measuring technique and can be used to measure vibration, control and diagnosis of rotary equipment.
В технике широко используются виброметры при контроле состояния различного оборудования. Так, известен виброметр [1] содержащий, в частности, вибропреобразователь, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, интеграторы, усилители, детектор среднеквадратичного значения. Известный виброметр обеспечивает измерение общего уровня вибрации оборудования, однако его схема не предусматривает обеспечение импульсного режима измерения вибрации, который позволяет диагностировать наличие дефекта оборудования на ранней стадии его возникновения. Vibrometers are widely used in technology to monitor the status of various equipment. Thus, a vibrometer [1] is known which contains, in particular, a vibration transducer, a low-pass filter, a high-pass filter, integrators, amplifiers, and a rms detector. The known vibrometer provides a measurement of the overall level of vibration of the equipment, however, its scheme does not provide for the pulse mode of vibration measurement, which allows you to diagnose the presence of a defect in the equipment at an early stage of its occurrence.
Известен также "Детектор вибрации" [2] содержащий пьезопреобразователь, блок нормировки сигнала, первый и второй интеграторы, первый и второй усилители, фильтр нижних частот и пиковый детектор. Указанный детектор вибрации наряду с измерением параметров вибрации: виброускорения, виброскорости и вибросмещения, обеспечивает также режим измерения высокочастотных ударных импульсов, который позволяет определить наличие таких дефектов механизмов, как микротрещины, микроосколки или отсутствие смазки в подшипниках качения или зубчатых передачах. Известный детектор является наиболее близким по технической сущности к заявленному решению и принят за прототип. Also known is a "Vibration Detector" [2] comprising a piezoelectric transducer, a signal normalization unit, first and second integrators, first and second amplifiers, a low-pass filter and a peak detector. The specified vibration detector, along with the measurement of vibration parameters: vibration acceleration, vibration velocity and vibration displacement, also provides a high-frequency shock impulse measurement mode, which makes it possible to determine the presence of mechanical defects such as microcracks, microcracks or lack of lubrication in rolling bearings or gears. The known detector is the closest in technical essence to the claimed solution and adopted as a prototype.
Однако схема известного детектора не предусматривает динамического процесса диагностирования механизмов, поскольку не позволяет производить сравнение пиковых значений высокочастотного сигнала, полученных в различные моменты времени, а также не обеспечивает измерение среднеквадратичного значения высокочастотного сигнала и определение соотношения пикового значения сигнала к его среднему значению. Это приводит к недостаточной достоверности измерений и к невозможности определения динамики процесса развития дефектов. However, the scheme of the known detector does not provide a dynamic process for diagnosing mechanisms, since it does not allow the comparison of the peak values of the high-frequency signal obtained at different points in time, and also does not provide a measurement of the rms value of the high-frequency signal and determine the ratio of the peak value of the signal to its average value. This leads to insufficient reliability of the measurements and to the impossibility of determining the dynamics of the process of development of defects.
Кроме того, схема известного прибора также не предусматривает возможности его автокалибровки в процессе измерений, что также снижает достоверность полученных результатов, поскольку влияние внешних климатических факторов неизбежно приводит к изменению параметров измерительного тракта прибора. In addition, the scheme of the known device also does not provide for the possibility of its auto-calibration during measurements, which also reduces the reliability of the results, since the influence of external climatic factors inevitably leads to a change in the parameters of the measuring path of the device.
Целью заявленного технического решения является расширение эксплуатационных возможностей прибора, а также повышение достоверности измерений. The purpose of the claimed technical solution is to expand the operational capabilities of the device, as well as increase the reliability of measurements.
Указанная цель достигается тем, что известный виброметр, содержащий вибропреобразователь, блок нормировки сигнала, первый и второй усилители, первый и второй интеграторы, фильтр нижних частот и пиковый детектор, снабжен первым и третьим коммутаторами, фильтром верхних частот, детектором среднеквадратичного значения сигнала, блоком настройки пикового детектора, последовательно соединенными аналого-цифровым преобразователем, микропроцессорным блоком управления и блоком индикации, блоком калибровки, вибропреобразователь, первый коммутатор, блок нормировки сигнала, первый интегратор, фильтр нижних частот, первый усилитель, второй интегратор, второй усилитель, второй коммутатор, детектор среднеквадратичного значения, третий коммутатор соединены последовательно, вход аналого-цифрового преобразования соединен с выходом третьего коммутатора, второй вход второго коммутатора соединен с выходом первого усилителя, третий вход с выходом блока нормировки сигнала, четвертый вход с выходом фильтра верхних частот, вход которого соединен с выходом блока нормировки сигнала, первых вход пикового детектора соединен с входом детектора среднеквадратичного значения, второй вход с выходом блока настройки пикового детектора, выход пикового детектора соединен с вторым входом третьего коммутатора, второй вход первого коммутатора соединен с выходом блока калибровки, второй выход микропроцессорного блока управления соединен с третьим входом первого коммутатора, третий выход с вторым входом блока нормировки сигнала, четвертый выход с пятым входом второго коммутатора, пятый выход с входом блока настройки пикового детектора, шестой выход с третьим входом третьего коммутатора, седьмой выход с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя. This goal is achieved by the fact that the known vibrometer, comprising a vibration transducer, a signal normalization unit, first and second amplifiers, first and second integrators, a low-pass filter and a peak detector, is equipped with first and third switches, a high-pass filter, a rms value detector, a tuner peak detector, connected in series by an analog-to-digital converter, microprocessor control unit and display unit, calibration unit, vibration transducer, first comm tator, signal normalization unit, first integrator, low-pass filter, first amplifier, second integrator, second amplifier, second switch, rms detector, third switch connected in series, analog-to-digital conversion input connected to the output of the third switch, second input of the second switch connected with the output of the first amplifier, the third input with the output of the signal normalization unit, the fourth input with the output of the high-pass filter, the input of which is connected to the output of the signal normalization unit, trans the input of the peak detector is connected to the input of the rms detector, the second input is the output of the peak detector tuner, the output of the peak detector is connected to the second input of the third switch, the second input of the first switch is connected to the output of the calibration unit, the second output of the microprocessor control unit is connected to the third input of the first switch, the third output with the second input of the signal normalization unit, the fourth output with the fifth input of the second switch, the fifth output with the input of the peak tuning unit torus, the sixth output to a third input of the third switch, a seventh output with a control input of the analog-digital converter.
Проведенные патентные исследования показали, что заявленное техническое решение не известно из источников информации, общедоступных на территории России, следовательно, оно является новым. Также заявленное техническое решение явным образом не следует из уровня техники, следовательно, оно имеет изобретательский уровень. Conducted patent studies showed that the claimed technical solution is not known from sources of information publicly available in Russia, therefore, it is new. Also, the claimed technical solution does not explicitly follow from the prior art, therefore, it has an inventive step.
На чертеже изображена блок-схема предлагаемого виброметра. The drawing shows a block diagram of the proposed vibrometer.
Микропроцессорный виброметр содержит последовательно соединенные вибропреобразователь 1, первый коммутатор 2, блок 3 нормировки сигнала, первый интегратор 4, фильтр 5 нижних частот (ФНЧ), первый усилитель 6, второй интегратор 7, второй усилитель 8, второй коммутатор 9, детектор 10 среднеквадратичного сигнала, третий коммутатор 11, аналого-цифровой преобразователь 12, микропроцессорный блок 13 управления и блок 14 индикации, блок 15 калибровки, фильтр 16 верхних частот, пиковый детектор 17, блок 18 настройки пикового детектора, второй вход второго коммутатора 9 соединен с выходом первого усилителя 6, третий вход с выходом блока 3 нормировки сигнала, четвертый вход с выходом фильтра 16 верхних частот, вход которого соединен с выходом блока 3 нормировки сигнала, первый вход пикового детектора 17 объединен с входом детектора 10 среднеквадратичного значения, второй вход - с выходом блока 18 настройки пикового детектора, а выход пикового детектора 17 соединен с вторым входом третьего коммутатора 11, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 12, второй вход первого коммутатора 2 соединен с выходом блока 15 калибровки, второй выход микропроцессорного блока 13 управления соединен с входом блока 15 калибровки и входом первого коммутатора, третий выход с входом блока 3 нормировки сигнала, четвертый выход с пятым входом второго коммутатора 9, пятый выход с входом блока 18 настройки пикового детектора, шестой выход с третьим входом третьего коммутатора, седьмой выход с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя. The microprocessor vibrometer contains a series-connected vibration transducer 1, a first switch 2, a signal normalization unit 3, a first integrator 4, a low-pass filter (LPF) 5, a first amplifier 6, a second integrator 7, a second amplifier 8, a second switch 9, a rms signal detector 10, third switch 11, analog-to-digital converter 12, microprocessor control unit 13 and display unit 14, calibration unit 15, high-pass filter 16, peak detector 17, peak detector tuning unit 18, second input of the second comm the ator 9 is connected to the output of the first amplifier 6, the third input with the output of the signal normalization unit 3, the fourth input with the output of the high-pass filter 16, the input of which is connected to the output of the signal normalization unit 3, the first input of the peak detector 17 is combined with the input of the rms detector 10, the second input is with the output of the peak detector tuning unit 18, and the output of the peak detector 17 is connected to the second input of the third switch 11, the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter 12, the second input of the first switch 2 is connected to the output of the calibration unit 15, the second output of the microprocessor control unit 13 is connected to the input of the calibration unit 15 and the input of the first switch, the third output with the input of the signal normalization unit 3, the fourth output with the fifth input of the second switch 9, the fifth output with the input of the tuning unit 18 a peak detector, a sixth output with a third input of a third switch, a seventh output with a control input of an analog-to-digital converter.
Виброметр работает следующим образом. The vibrometer works as follows.
Вибропреобразователь 1 устанавливается на контролируемый объект. Vibration transducer 1 is installed on a controlled object.
Перед началом измерений производится автокалибровка прибора: по управляющему сигналу блока 13 управления с второго входа первого коммутатора 2 на измерительный тракт прибора поступает сигнал, калиброванный по амплитуде и частоте блоком 15 калибровки. Значение полученных при эталонном измерении параметров измерительного тракта запоминается в микропроцессорном блоке 13 управления, при проведении измерения значения измеренных параметров сравниваются с эталонным значением и производится их соответствующая корректировка. Before starting the measurements, the device is automatically calibrated: according to the control signal of the control unit 13 from the second input of the first switch 2, a signal calibrated in amplitude and frequency by the calibration unit 15 is supplied to the measuring path of the device. The value obtained during the reference measurement of the parameters of the measuring path is stored in the microprocessor control unit 13, during the measurement, the values of the measured parameters are compared with the reference value and their corresponding adjustment is made.
Затем путем нажатия соответствующей клавиши пульта микропроцессорного блока 13 управления производится выбор программы измерения, т.е. определяется, какой именно параметр вибрации будет контролироваться: смещение, скорость, ускорение или высокочастотный сигнал. Then, by pressing the corresponding button on the remote control microprocessor control unit 13, a measurement program is selected, i.e. it is determined which particular vibration parameter will be monitored: displacement, speed, acceleration or high-frequency signal.
С выхода вибропреобразователя 1 сигнал, содержащий информацию о состоянии контролируемого объекта, поступает на вход блока 3 нормировки, где производится его фильтрация в требуемой полосе частот 10 Гц 10 кГц и усиление до требуемого для дальнейшей обработки уровня. Коэффициент усиления блока 3 нормировки определяется управляющим сигналом, поступающим на его второй вход с третьего выхода микропроцессорного блока 13 управления. From the output of the vibration transducer 1, a signal containing information about the state of the monitored object is fed to the input of the normalization unit 3, where it is filtered in the required frequency band 10 Hz 10 kHz and amplified to the level required for further processing. The gain of the normalization unit 3 is determined by the control signal supplied to its second input from the third output of the microprocessor control unit 13.
В зависимости от выбранного режима измерения в схеме прибора производится следующая его обработка. Depending on the selected measurement mode, the following processing is performed in the device circuit.
1. При измерении виброускорения сигнал с выхода блока 3 нормировки по управляющему сигналу с четвертого выхода блока 13 управления через вход второго коммутатора 9 поступает на входы детектора 10 среднеквадратичного уровня и пикового детектора 17. 1. When measuring vibration acceleration, the signal from the output of the normalization unit 3 according to the control signal from the fourth output of the control unit 13 through the input of the second switch 9 is fed to the inputs of the rms level detector 10 and the peak detector 17.
2. При измерении виброскорости сигнал с выхода блока 3 нормировки после интегрирования первым интегратором 4, фильтрации фильтром 5 нижних частот и усиления первым усилителем 6 поступает по управляющему сигналу блока 13 управления через второй вход второго коммутатора 9 на его выход. 2. When measuring the vibration velocity, the signal from the output of the normalization unit 3 after integration by the first integrator 4, filtering by a low-pass filter 5 and amplification by the first amplifier 6 is supplied by the control signal of the control unit 13 through the second input of the second switch 9 to its output.
3. При измерении вибросмещения производится двойное интегрирование сигнала блока 3 нормировки первым и вторым интеграторами 4, 7, его фильтрация ФНЧ 5. После усиления вторым усилителем 8 сигнал через первый вход второго коммутатора 9 по управляющему сигналу блока 13 управления поступает на его выход. 3. When measuring the vibration displacement, the signal of the normalization unit 3 is double integrated by the first and second integrators 4, 7, it is filtered by the low-pass filter 5. After amplification by the second amplifier 8, the signal through the first input of the second switch 9 is fed to its output by the control signal of the control unit 13.
4. При осуществлении импульсного режима измерения сигнал с выхода блока 3 нормировки поступает на вход фильтра 16 верхних частот, где производится его фильтрация в диапазоне частот 400 Гц 10 кГц. 4. When performing the pulse measurement mode, the signal from the output of the normalization unit 3 is fed to the input of the high-pass filter 16, where it is filtered in the frequency range 400 Hz 10 kHz.
При импульсном режиме производится измерение высокочастотных ударных импульсов, возникающих при наличии микродефектов подшипников качения и зубчатых передач или при отсутствии достаточной смазки в этих элементах механизмов. Таким образом, наличие импульсного режима измерения позволяет достоверно диагностировать состояние механизмов даже при наличии дефектов на ранней стадии их развития. In the pulsed mode, high-frequency shock pulses are measured that occur when there are microdefects of the rolling bearings and gears or in the absence of sufficient lubrication in these elements of the mechanisms. Thus, the presence of a pulsed measurement mode allows one to reliably diagnose the state of mechanisms even in the presence of defects at an early stage of their development.
При этом информационный сигнал с выхода ФВЧ 16 поступает на четвертый вход второго коммутатора 9 по управляющему сигналу блока 13 управления. When this information signal from the output of the HPF 16 is fed to the fourth input of the second switch 9 by the control signal of the control unit 13.
Определенные при различных режимах измерения сигналы соответственно вибросмещения, виброскорости, виброускорения или высокочастотный сигнал импульсного режима поступают на входы детектора 10 среднеквадратичного значения и пикового детектора 17. The signals of vibration displacement, vibration velocities, acceleration, or a high-frequency pulse-mode signal, determined under various measurement modes, are supplied to the inputs of a rms value detector 10 and a peak detector 17.
В заявленном техническом решении предусмотрена возможность изменения постоянной времени пикового детектора в зависимости от выбранного режима измерения. Блок 18 настройки пикового детектора по управляющему сигналу с пятого выхода блока 13 управления устанавливает три различных постоянных времени разряда детектора. Выбор постоянной времени пикового детектора определяется спектром измеряемого сигнала. The claimed technical solution provides for the possibility of changing the time constant of the peak detector depending on the selected measurement mode. The peak detector tuning unit 18, by the control signal from the fifth output of the control unit 13, sets three different detector discharge time constants. The choice of the time constant of the peak detector is determined by the spectrum of the measured signal.
Определение среднеквадратичного значения вибросигнала и его пикового значения осуществляется попеременно. По управляющему сигналу с шестого выхода блока 13 управления на вход аналого-цифрового преобразователя 12 поступает соответственно через первый и второй входы третьего коммутатора 11 среднеквадратичное значение вибросигнала и значение его максимальной амплитуды. Полученные значения после преобразования АЦП 12 в цифровом коде поступают в блок 13 управления, в котором производится запоминание каждого измерения. The determination of the rms value of the vibration signal and its peak value is carried out alternately. The control signal from the sixth output of the control unit 13 to the input of the analog-to-digital Converter 12 is supplied respectively through the first and second inputs of the third switch 11, the rms value of the vibration signal and the value of its maximum amplitude. The obtained values after converting the ADC 12 in a digital code are sent to the control unit 13, in which each measurement is stored.
При наличии микродефектов в элементах механизма среднеквадратичное значение Д вибросигнала остается постоянным во времени, величина А пикового значения сигнала увеличивается. В блоке 13 управления определяется соотношение Р, полученных параметров: Р= А/Д, которое является диагностическим признаком состояния контролируемого механизма. Возможность запоминания диагностического параметра каждого измерения и сравнения этих параметров от измерения к измерению, предусмотренная в микропроцессорном блоке 13 управления, обеспечивает проведение динамического процесса диагностики, определение дефектов на стадии образования и прогнозирования их развития. In the presence of microdefects in the mechanism elements, the rms value V of the vibration signal remains constant in time, and the value A of the peak value of the signal increases. In block 13 of the control is determined by the ratio of P, the obtained parameters: P = A / D, which is a diagnostic sign of the state of the controlled mechanism. The ability to memorize the diagnostic parameter of each measurement and compare these parameters from measurement to measurement, provided in the microprocessor control unit 13, provides a dynamic diagnostic process, the identification of defects at the stage of formation and prediction of their development.
Обработанные микропроцессорным блоком 13 управления результаты измерений отображаются блоком 14 индикации. The measurement results processed by the microprocessor control unit 13 are displayed by the indication unit 14.
Таким образом, заявленный микропроцессорный виброметр обеспечивает высокое быстродействие процесса измерения, его большую достоверность по сравнению с прототипом в широком амплитудном и частотном диапазонах, а также простоту и удобство эксплуатации. Thus, the claimed microprocessor vibrometer provides high speed measurement process, its greater reliability compared to the prototype in a wide amplitude and frequency ranges, as well as simplicity and ease of use.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95116838A RU2098777C1 (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Microprocessor vibration meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95116838A RU2098777C1 (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Microprocessor vibration meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95116838A RU95116838A (en) | 1997-09-20 |
| RU2098777C1 true RU2098777C1 (en) | 1997-12-10 |
Family
ID=20172501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95116838A RU2098777C1 (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Microprocessor vibration meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2098777C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2536097C1 (en) * | 2013-06-04 | 2014-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Vibration meter |
| CN105628187A (en) * | 2015-12-31 | 2016-06-01 | 长沙全程数字机电科技有限公司 | Zero offset correction method and device of vibration signal and vibration monitor |
| RU2608790C1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-01-24 | Общество с ограниченной ответственностью "МОБИЛЬНЫЕ ИННОВАЦИИ" (ООО "МОБИН") | Device and system for equipment state parameters monitoring |
| RU2671290C1 (en) * | 2017-11-20 | 2018-10-30 | ООО "ГлобалТест" | Piezoelectric transducer |
| RU2754243C1 (en) * | 2020-12-09 | 2021-08-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Vibration meter |
-
1995
- 1995-09-29 RU RU95116838A patent/RU2098777C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. SU, авторское свидетельство N 1392391, кл. G 01 H 11/06, 1986. 2. "Vibraiijn-Spike Energy Detector", JRD Mechananalysis, Model & 11. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2536097C1 (en) * | 2013-06-04 | 2014-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Vibration meter |
| RU2608790C1 (en) * | 2015-09-11 | 2017-01-24 | Общество с ограниченной ответственностью "МОБИЛЬНЫЕ ИННОВАЦИИ" (ООО "МОБИН") | Device and system for equipment state parameters monitoring |
| CN105628187A (en) * | 2015-12-31 | 2016-06-01 | 长沙全程数字机电科技有限公司 | Zero offset correction method and device of vibration signal and vibration monitor |
| RU2671290C1 (en) * | 2017-11-20 | 2018-10-30 | ООО "ГлобалТест" | Piezoelectric transducer |
| RU2754243C1 (en) * | 2020-12-09 | 2021-08-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Vibration meter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20020043106A1 (en) | Multi-function stress wave sensor | |
| RU2098777C1 (en) | Microprocessor vibration meter | |
| EP0175403B1 (en) | A device for determining the velocity in a flowing fluid by use of the acoustic doppler-effect | |
| US3355933A (en) | Resonance vibration testing apparatus | |
| RU131481U1 (en) | DEVICE DIAGNOSTIC VIBRATION MEASUREMENT | |
| SU1739242A1 (en) | Apparatus for diagnosis of reduction gear | |
| JP3064196B2 (en) | Impact detection apparatus and method | |
| JP2001159562A (en) | Vibration measuring device | |
| SU1170306A1 (en) | Device for impact-pulse diagnosis of antifriction bearings | |
| SU918021A1 (en) | Device for measuring deformed layer of part being worked | |
| RU2036455C1 (en) | Sensor for diagnostics of rolling friction parts | |
| RU2077048C1 (en) | Vibrotesting gear | |
| SU1059447A1 (en) | Device for revealing flaws in bearings | |
| JP3657063B2 (en) | Speed measuring device | |
| SU775650A1 (en) | Method and device for monitoring antifriction bearing state during servicing | |
| RU2016388C1 (en) | Device for diagnostics of rolling-contact bearings | |
| SU1702293A1 (en) | Device for vibroacoustic diagnosing of mechanisms | |
| JP2911064B2 (en) | Impulse noise average measurement display | |
| RU2029252C1 (en) | Diagnostic vibration meter | |
| SU1260707A1 (en) | Device for tests and monitoring of mechanism wearing quality | |
| RU2191375C1 (en) | Wide-range multifunctional diagnostics system | |
| SU1552044A1 (en) | Method of diagnosis of condition of friction pair | |
| SU1700417A1 (en) | Method of diagnostics of state of friction pairs | |
| JPH1137835A (en) | Vibration inspecting apparatus | |
| SU1529100A1 (en) | Meter of parameters of transfer function of electroacoustic transducer |