RU2775572C1 - Method for determining the operability of the transducer of spatial vibration on a working object - Google Patents

Method for determining the operability of the transducer of spatial vibration on a working object Download PDF

Info

Publication number
RU2775572C1
RU2775572C1 RU2021131918A RU2021131918A RU2775572C1 RU 2775572 C1 RU2775572 C1 RU 2775572C1 RU 2021131918 A RU2021131918 A RU 2021131918A RU 2021131918 A RU2021131918 A RU 2021131918A RU 2775572 C1 RU2775572 C1 RU 2775572C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
values
transducer
spatial vibration
spatial
projections
Prior art date
Application number
RU2021131918A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Яковлевич Смирнов
Андрей Владимирович Орлов
Дмитрий Сергеевич Рожко
Антон Евгеньевич Брюзгин
Original Assignee
Акционерное общество "Вибро-прибор"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Вибро-прибор" filed Critical Акционерное общество "Вибро-прибор"
Application granted granted Critical
Publication of RU2775572C1 publication Critical patent/RU2775572C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring technology.
SUBSTANCE: invention relates to measuring technology. The spatial vibration transducer is installed on the object and its channels are connected in accordance with the operating instructions to power sources and an analog-to-digital converter, and the latter is connected to a personal computer with a pre-installed information processing program. The transducer of spatial vibration is affected by the vibration of the operating object and signals are received at the outputs of the channels, which are measured and stored in one orthogonal and three oblique spatial coordinate systems. After bringing the values ​​of the projections of the spatial vibration vector of the object in three oblique coordinate systems to the values ​​of their projections in the orthogonal system, four values ​​of the module of the vibration vector are determined in each of the spatial coordinate systems, the arithmetic mean value and the deviation of the module values ​​of the spatial vibration vector from the arithmetic mean value. Comparison with a predetermined maximum permissible deviation preliminarily determines the performance of the transducer of spatial vibration on a working object. Then the relative differences between the arithmetic mean value of the spatial vibration vector and the measured absolute values ​​of the projections of the spatial vibration vector on the orthogonal sensitivity axes of the transducer are determined, compared with the given first additional limit value of the relative differences, the comparison results are used to determine the projections of the spatial vibration vector on the orthogonal sensitivity axes with small values, after that, the absolute relative deviations of the calculated values ​​of orthogonal projections from their measured values ​​are determined, these deviations are compared with the given second additional limit deviation value, the serviceability of channels with small values ​​of orthogonal projections is determined, and the final conclusion is made about the operability of the spatial vibration transducer.
EFFECT: possibility of obtaining objective information about the state of operation of the converter.
1 cl, 2 dwg, 9 tbl

Description

Способ относится к измерительной технике и может быть использован для контроля работоспособности средств измерения параметров вектора пространственной вибрации объекта непосредственно во время его эксплуатации. The method relates to measuring technology and can be used to control the performance of the means for measuring the parameters of the object's spatial vibration vector directly during its operation.

Как правило, для измерения параметров вектора пространственной вибрации (модуля вектора, его направления в системе координат, связанной с объектом, фазы) в жестких условиях эксплуатации (широкие динамический и частотный диапазоны, высокие и низкие температуры, влажность и т.д.) применяются пьезоэлектрические вибропреобразователи, которые обладают рядом преимуществ перед вибропреобразователями, основанными на других физических принципах (индукционными, вихретоковыми, емкостными и т.д. [см., например, «Вибрации в технике: Справочник в 6-ти т./ред. совет В.Н. Челомей (пред.).- М.: Машиностроение, 1981. - т. 5. Измерения и испытания. - под. ред. М.Д. Генкина. -1981 - с 220-226]. По этой причине ниже, в качестве примеров, рассматриваются только пьезоэлектрические преобразователи пространственной вибрации, измеряющие виброускорение, однако все теоретические и практические выводы могут быть распространены как на преобразователи виброскорости и виброперемещения, так и на преобразователи вибрации, основанные на других физических принципах.As a rule, piezoelectric vibration transducers that have a number of advantages over vibration transducers based on other physical principles (induction, eddy current, capacitive, etc. [see, for example, “Vibrations in Engineering: A Handbook in 6 volumes / editorial board V.N. Chelomey (prev.) - M.: Mashinostroenie, 1981. - v. 5. Measurements and tests. - under the editorship of M.D. Genkin. -1981 - p. 220-226]. For this reason, below, in As examples, only piezoelectric spatial vibration transducers are considered, which measure vibration acceleration, however, all theoretical and practical conclusions can be extended both to vibration velocity and vibration displacement transducers, and to vibration transducers. AI based on other physical principles.

В процессе эксплуатации на пьезоэлектрические преобразователи параметров вектора пространственной вибрации (далее - преобразователи пространственной вибрации) действуют различные влияющие факторы как внешнего (температурные, электрические, магнитные поля, ударные нагрузки и т.д.) так и внутреннего характера (старение пьезокерамики, ослабление винтовых соединений, нарушение электрических контактов в чувствительном элементе вибропреобразователя и в соединительных кабелях и т.д.). Все это может привести к тому, что в процессе эксплуатации коэффициенты преобразования одного или нескольких чувствительных элементов преобразователя пространственной вибрации изменятся настолько, что выйдут за пределы, допускаемые условиями эксплуатации. Соответственно информация о параметрах действующей на него пространственной вибрации будет недостоверной. Оператор на основании полученных результатов измерений может принять решение, неадекватное возникшим обстоятельствам. Поэтому контроль исправности преобразователей пространственной вибрации, ответственных за безопасность работающих, особенно летающих, объектов является важной технико-экономической задачей.During operation, piezoelectric transducers of spatial vibration vector parameters (hereinafter referred to as transducers of spatial vibration) are affected by various influencing factors of both external (temperature, electric, magnetic fields, shock loads, etc.) and internal nature (aging of piezoceramics, loosening of screw connections , violation of electrical contacts in the sensitive element of the vibration transducer and in the connecting cables, etc.). All this can lead to the fact that during operation the conversion coefficients of one or more sensitive elements of the spatial vibration transducer will change so much that they go beyond the limits allowed by the operating conditions. Accordingly, information about the parameters of the spatial vibration acting on it will be unreliable. The operator, on the basis of the obtained measurement results, may make a decision that is inadequate to the circumstances that have arisen. Therefore, the control of the serviceability of spatial vibration transducers responsible for the safety of working, especially flying, objects is an important technical and economic task.

Известен способ дистанционного тестирования блока акселерометров - «Способ дистанционного тестирования блока акселерометров в составе измерительного преобразователя и устройство для его осуществления», RU 2271015, G01P 21/00, 27.02.2006, в составе измерительного преобразователя вектора ускорения, в котором периодически тестируют блок акселерометров в месте установки преобразователя, для чего сначала исключают жесткую сцепку блока акселерометров с корпусом преобразователя, затем возбуждают в блоке акселерометров механические колебания, после чего посредством этих акселерометров измеряют уровень вызванных механических колебаний, а результат измерений сравнивают с известными номинальными значениями и определяют работоспособность и погрешность акселерометров, входящих в измерительный блок.A known method for remote testing of an accelerometer block is “A method for remote testing of an accelerometer block as part of a measuring transducer and a device for its implementation”, RU 2271015, G01P 21/00, 27.02.2006, as part of an acceleration vector transducer, in which the accelerometer block is periodically tested in the location of the transducer, for which, first, the rigid coupling of the accelerometer block with the transducer housing is excluded, then mechanical vibrations are excited in the accelerometer block, after which the level of induced mechanical vibrations is measured using these accelerometers, and the measurement result is compared with known nominal values and the operability and error of the accelerometers are determined, included in the measuring block.

Известен способ проверки пьезоэлектрического датчика вибрации «Piezoelectric vibration sensor (Пьезоэлектрический датчик вибрации)» - CN 105277617 G01H 11/08, G01N 29/04. Для определения его работоспособности в качестве возбуждающего пьезоэлектрический чувствительный элемент датчика используется стальной молоток, имеющий источник возбуждающей энергии и схему управления. Отклик измерительной пьезоэлектрической системы на нормированное воздействие стального молотка анализируется и информация об отказах, таких как износ и разрушение детектируемой части пьезоэлектрического датчика могут быть определены в режиме реального времени.A known method of checking the piezoelectric vibration sensor "Piezoelectric vibration sensor (Piezoelectric vibration sensor)" - CN 105277617 G01H 11/08, G01N 29/04. To determine its operability, a steel hammer is used as an exciting piezoelectric sensitive element of the sensor, having a source of exciting energy and a control circuit. The response of the measuring piezoelectric system to the normalized impact of a steel hammer is analyzed and failure information such as wear and tear of the detectable part of the piezoelectric sensor can be determined in real time.

К причинам, препятствующим применение известных способов для определения работоспособности пьезоэлектрического преобразователя пространственной вибрации, является усложнение конструкции, в которой должны быть введены дополнительные элементы (устройство возбуждения механических или импульсных (с помощью стального молотка) колебаний), при этом, конструкция дополнительных элементов, как правило, зависит от конструкции объекта, на котором устанавливаются средства измерений, т.е. к каждому типу объектов нужно разрабатывать специальные дополнительные элементы.The reasons preventing the use of known methods for determining the performance of a piezoelectric transducer of spatial vibration is the complication of the design, in which additional elements must be introduced (a device for excitation of mechanical or pulsed (using a steel hammer) vibrations), while the design of additional elements, as a rule, , depends on the design of the object on which the measuring instruments are installed, i.e. for each type of objects it is necessary to develop special additional elements.

Известен способ бездемонтажного определения работоспособности однокомпонентного пьезоэлектрического вибропреобразователя на неработающем объекте - «Способ бездемонтажной поверки пьезоэлектрического вибропреобразователя на месте эксплуатации», RU 2524743, G01H 11/08, 10.08.2014, использующий возбуждение принудительных механических колебаний в пьезопакете исследуемого однокомпонентного пьезоэлектрического вибропреобразователя путем подачи на его электроды электрического гармонического сигнала переменной частоты.There is a known method for non-dismantling determination of the performance of a single-component piezoelectric vibration transducer at a non-working object - “Method for non-dismantling verification of a piezoelectric vibration transducer at the site of operation”, RU 2524743, G01H 11/08, 08/10/2014, using the excitation of forced mechanical vibrations in the piezopackage of the investigated single-component piezoelectric vibration transducer electrodes of electrical harmonic signal of variable frequency.

Известен способ определения работоспособности пьезоэлектрического вибропреобразователя на объекте - «Full function test for in situ test of sensors and amplifiers (Полномасштабное испытание для в находящихся в эксплуатации датчиков и усилителей)», DK 2300790 (US 2009284263), G01P 15/09, G01P 21/00, G01H 3/00, G01R 31/28, 2014-10-13, в соответствии с которым испытания могут быть выполнены из удаленного центрального места без дополнительной проводки, а датчик находится в рабочей среде. Тестирование выполняется наложением тестовых и управляющих сигналов на выходной сигнал преобразователя. Тестовая сигнализация посредством дополнительной электронной схемы в преобразователе преобразуется и направляется на вход предварительного усилителя согласования, где отклики, генерируемые тестовыми сигналами, могут анализироваться из системы удаленного анализа для квалифицированного определения работоспособности преобразователя.A known method for determining the performance of a piezoelectric vibration transducer on an object - "Full function test for in situ test of sensors and amplifiers (Full-scale test for sensors and amplifiers in operation)", DK 2300790 (US 2009284263), G01P 15/09, G01P 21/ 00, G01H 3/00, G01R 31/28, 2014-10-13, according to which testing can be performed from a remote central location without additional wiring, and the sensor is in the working environment. Testing is performed by superimposing test and control signals on the output signal of the transducer. The test signal is converted by additional electronics in the converter and sent to the input of the pre-matching amplifier, where the responses generated by the test signals can be analyzed from the remote analysis system to expertly determine the health of the converter.

К причинам невозможности применения известных способов для определения работоспособности многокомпонентного (не менее трех компонент) пьезоэлектрического преобразователя пространственной вибрации относится то, что при электрическом возбуждении одной компоненты преобразователя пространственной вибрации при бездемонтажной поверке на неработающем объекте возникает взаимное влияние электрического возбуждения на все компоненты из-за их расположения в одном корпусе и происходит соответствующее искажение результатов измерений, не позволяющее правильно оценить работоспособное состояние даже проверяемой компоненты многокомпонентного преобразователя пространственной вибрации.The reasons for the impossibility of using known methods to determine the performance of a multicomponent (at least three components) piezoelectric spatial vibration transducer include the fact that when one component of the spatial vibration transducer is electrically excited during non-dismantling verification on a non-operating object, there is a mutual influence of electrical excitation on all components due to their location in one housing and there is a corresponding distortion of the measurement results, which does not allow correctly assessing the operational state of even the tested component of the multicomponent transducer of spatial vibration.

Известно также «Устройство резервирования акселерометров в системе управления летательного аппарата» (RU 2308068, G05D 1/00, Н05К 10/00, 27.05.2005), предназначенное для решения другой задачи - управления движением центра масс летательного аппарата за счет получения достоверной информации о величине и направлении линейного кажущегося ускорения или кажущейся скорости.It is also known "Device redundant accelerometers in the control system of the aircraft" (RU 2308068, G05D 1/00, H05K 10/00, 27.05.2005), designed to solve another problem - control the movement of the center of mass of the aircraft by obtaining reliable information about the value and the direction of linear apparent acceleration or apparent velocity.

Для этого вычислитель кажущегося ускорения известного устройства всегда должен получать информацию как минимум с трех любых из четырех пространственно разнесенных акселерометров с однокомпонентными низкочастотными преобразователями ускорения, векторы осей чувствительности которых некомпланарны и неколлинеарны. Три из четырех преобразователей ускорения образуют ортогональную систему координат, а ось чувствительности четвертого - резервного преобразователя ускорения составляет с каждым из трех одинаковый угол.To do this, the apparent acceleration calculator of a known device must always receive information from at least three of any four spatially spaced accelerometers with single-component low-frequency acceleration transducers, the vectors of the sensitivity axes of which are non-coplanar and non-collinear. Three of the four acceleration transducers form an orthogonal coordinate system, and the sensitivity axis of the fourth, the backup acceleration transducer, makes the same angle with each of the three.

Известное техническое решение предназначено для поддержания работоспособности устройства в случае выхода из строя одного из трех ортогональных компонентов за счет его функциональной замены резервным преобразователем ускорения.The well-known technical solution is designed to maintain the operability of the device in the event of failure of one of the three orthogonal components due to its functional replacement with a backup acceleration converter.

В отличие от заявляемого способа контроля работоспособности пьезоэлектрического преобразователя пространственной вибрации на работающем объекте, известное устройство предназначено для решения другой задачи -резервирования акселерометров в системе управления летательного аппарата и, несмотря на сходную ориентацию преобразователей ускорения, по своему назначению, сущности и достигаемому результату не может быть признано аналогом заявляемого способа.In contrast to the proposed method for monitoring the performance of a piezoelectric transducer of spatial vibration on a working object, the known device is designed to solve another problem - redundant accelerometers in the aircraft control system and, despite the similar orientation of the acceleration transducers, according to its purpose, essence and the result achieved cannot be recognized as an analogue of the proposed method.

Известен способ контроля работоспособности пьезоэлектрического преобразователя пространственной вибрации на работающем объекте -«Пьезоэлектрический преобразователь пространственной вибрации и способ контроля его работоспособности на работающем объекте», RU 2602408, G01P 15/09, 10.11.2016, который принят за прототип заявляемого способа.A known method for monitoring the performance of a piezoelectric transducer of spatial vibration at a working object - "Piezoelectric transducer of spatial vibration and a method for monitoring its performance at a working object", RU 2602408, G01P 15/09, 10.11.2016, which is taken as a prototype of the proposed method.

Для контроля работоспособности известным способом в корпусе пьезоэлектрического преобразователя пространственной вибрации кроме трех ортогонально расположенных пьезоэлектрических однокомпонентных преобразователей (каналов) размещают дополнительно четвертый канал (контрольный), ось чувствительности которого располагают под известными углами к осям чувствительности ортогонально расположенных каналов; определяют значения проекций вектора пространственной вибрации объекта в ортогональной и косоугольных системах координат, последние приводят к ортогональной системе координат. Затем определяют модули вектора вибрации, их суммируют и определяют среднее арифметическое значение. Вычисляют отклонение вибрации от среднего арифметического значения, сравнивают эти отклонения с предварительно заданным предельным отклонением и определяют работоспособность преобразователя. Здесь и далее в минимальный состав каждого канала преобразователя пространственной вибрации включают чувствительный элемент (в пьезоэлектрическом преобразователе - пьезоэлемент) и согласующий усилитель (в пьезоэлектрическом преобразователе -усилитель заряда), на выходе каждого канала получают электрическое напряжение.To control the performance in a known way, in the body of the piezoelectric transducer of spatial vibration, in addition to three orthogonally located piezoelectric single-component transducers (channels), an additional fourth channel (control) is placed, the sensitivity axis of which is located at known angles to the sensitivity axes of the orthogonally located channels; determine the values of the projections of the spatial vibration vector of the object in orthogonal and oblique coordinate systems, the latter lead to an orthogonal coordinate system. Then the modules of the vibration vector are determined, they are summed up and the arithmetic mean value is determined. The vibration deviation from the arithmetic mean is calculated, these deviations are compared with a predetermined limit deviation, and the performance of the transducer is determined. Here and below, the minimum composition of each channel of the transducer of spatial vibration includes a sensitive element (in a piezoelectric transducer - a piezoelectric element) and a matching amplifier (in a piezoelectric transducer - a charge amplifier), an electrical voltage is obtained at the output of each channel.

К недостаткам известного способа следует отнести его слабую чувствительность к определению неисправности тех каналов, проекции вектора пространственной вибрации на оси чувствительности которых существенно меньше проекций на оси чувствительности остальных каналов (не менее, чем на порядок). В этом случае работоспособность преобразователя пространственной вибрации будет подтверждаться даже в тех случаях, когда будет неисправным канал (или каналы), проекция вектора на ось чувствительности которого будет существенно меньше проекций на оси чувствительности остальных каналов. Как результат при последующих измерениях (когда проекция вектора на ось чувствительности может уже не быть существенно меньше проекций на оси чувствительности остальных каналов) преобразователь пространственной вибрации может выдавать неправильную информацию о модуле вектора пространственной вибрации до следующей проверки его работоспособности.The disadvantages of the known method include its weak sensitivity to determining the malfunction of those channels, the projection of the spatial vibration vector on the sensitivity axis of which is significantly less than the projections on the sensitivity axis of the remaining channels (at least an order of magnitude). In this case, the operability of the transducer of spatial vibration will be confirmed even in those cases when the channel (or channels) is faulty, the projection of the vector on the axis of sensitivity of which will be significantly less than the projections on the axis of sensitivity of the remaining channels. As a result, during subsequent measurements (when the projection of the vector on the sensitivity axis may no longer be significantly less than the projections on the sensitivity axis of the remaining channels), the spatial vibration transducer may give incorrect information about the modulus of the spatial vibration vector until the next check of its performance.

Такое положение связано с тем, что модуль вектора пространственной вибрации определяется квадратичным суммированием его ортогональных проекций под корнем квадратным, а из математики известно [см., например, А.А. Рыбкин, А.З. Рыбкин, Л.С. Хренов «Справочник по математике». М., Высшая школа, 1970 - с 354-356], что при квадратичном суммировании пренебрежение слагаемым (или слагаемыми), которое не менее, чем на порядок меньше максимального слагаемого (или суммы квадратов максимальных слагаемых), приводит к появлению погрешности не более, чем на 0,5%. Это получают следующим образом. При пренебрежимо малых значениях (далее - малые значения) одной ортогональной проекции по сравнению с остальными проекциями, например, проекции

Figure 00000001
модуль вектора пространственной вибрации определяется выражением:This situation is due to the fact that the modulus of the spatial vibration vector is determined by the quadratic summation of its orthogonal projections under the square root, and it is known from mathematics [see, for example, A.A. Rybkin, A.Z. Rybkin, L.S. Khrenov "Handbook of Mathematics". M., Vysshaya Shkola, 1970 - p. 354-356] that, in the case of quadratic summation, the neglect of a term (or terms) that is at least an order of magnitude less than the maximum term (or the sum of the squares of the maximum terms) leads to an error of no more than, than 0.5%. This is obtained in the following way. For negligibly small values (hereinafter - small values) of one orthogonal projection compared to other projections, for example, projections
Figure 00000001
the modulus of the spatial vibration vector is determined by the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
- проекции вектора пространственной вибрации на оси декартовой системы координат X, 7 и Z, соответственно.where
Figure 00000003
- projections of the vector of spatial vibration on the axes of the Cartesian coordinate system X, 7 and Z, respectively.

Если пренебречь проекцией

Figure 00000004
то относительную погрешность определения модуля вектора можно получить в виде, %:If we ignore the projection
Figure 00000004
then the relative error in determining the module of the vector can be obtained in the form, %:

Figure 00000005
Figure 00000005

Задачей, на решение которой направлен заявляемый способ, является обеспечение возможности контроля работоспособности каналов преобразователя пространственной вибрации непосредственно на работающем объекте при любых соотношениях проекций вектора пространственной вибрации на оси чувствительности отдельных каналов.The task to be solved by the claimed method is to provide the possibility of monitoring the operability of the channels of the transducer of spatial vibration directly on the operating object at any ratio of the projections of the vector of spatial vibration on the axis of sensitivity of individual channels.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается в обеспечении возможности получения объективной информации о состоянии работоспособности измерительного преобразователя вектора пространственной вибрации в случае получения недостоверной информации о вибрационных параметрах работающего объекта при любом соотношении проекций вектора пространственной вибрации на ортогональные оси чувствительности преобразователя пространственной вибрации.The technical result obtained by implementing the proposed method consists in providing the possibility of obtaining objective information about the state of operability of the measuring transducer of the spatial vibration vector in case of obtaining unreliable information about the vibrational parameters of the operating object at any ratio of the projections of the spatial vibration vector onto the orthogonal sensitivity axes of the spatial vibration transducer.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом способе определения работоспособности преобразователя пространственной вибрации на работающем объекте одновременно измеряют и запоминают все значения проекций пространственного вектора вибрации, воздействующего на преобразователь вектора пространственной вибрации объекта, - в одной ортогональной и трех косоугольных пространственных системах координат, приводят значения проекций пространственного вектора вибрации объекта в трех косоугольных системах координат к значениям их проекций в ортогональной системе и определяют четыре значения модуля вектора вибрации в каждой из пространственных систем координат, среднее арифметическое значение, отклонения каждого из четырех значений модуля вектора пространственной вибрации от среднего арифметического значения, сравнивают с заданным предельным отклонением и по результатам этих сравнений предварительно определяют работоспособность исследуемого преобразователя пространственной вибрации на работающем объекте, при этом, дополнительно определяют абсолютные значения относительных разностей между средним арифметическим значением и измеренными абсолютными значениями проекций вектора пространственной вибрации на ортогональные оси чувствительности преобразователя, сравнивают с заданным первым дополнительным предельным значением относительных разностей, по результатам сравнения определяют ортогональные проекции вектора пространственной вибрации с малыми значениями, определяют абсолютные значения относительных отклонений расчетных значений ортогональных проекций от своих измеренных значений, сравнивают эти отклонения с заданным вторым дополнительным предельным значением отклонений, определяют исправность ортогональных каналов с малыми значениями проекций, и делают окончательный вывод о работоспособности всех каналов преобразователя пространственной вибрации.The specified technical result is achieved by the fact that in the claimed method for determining the operability of the spatial vibration transducer on a working object, all values of the projections of the spatial vibration vector acting on the transducer of the spatial vibration vector of the object are simultaneously measured and stored - in one orthogonal and three oblique spatial coordinate systems, the values are given projections of the spatial vibration vector of the object in three oblique coordinate systems to the values of their projections in the orthogonal system and determine the four values of the module of the vibration vector in each of the spatial coordinate systems, the arithmetic mean value, the deviations of each of the four values of the module of the spatial vibration vector from the arithmetic mean, compare with a given limit deviation and based on the results of these comparisons, the operability of the studied spatial vibration transducer is preliminarily determined at the same time, the absolute values of the relative differences between the arithmetic mean and the measured absolute values of the projections of the spatial vibration vector on the orthogonal sensitivity axes of the transducer are additionally determined, compared with the given first additional limit value of the relative differences, the results of the comparison determine the orthogonal projections of the spatial vibration vector vibrations with small values, determine the absolute values of the relative deviations of the calculated values of orthogonal projections from their measured values, compare these deviations with a given second additional limit deviation value, determine the serviceability of orthogonal channels with small projection values, and make a final conclusion about the operability of all channels of the spatial vibration transducer .

На фиг. 1 представлено пространственное расположение осей чувствительности отдельных каналов преобразователя пространственной вибрации. На фиг. 2 представлен алгоритм преобразования информации при реализации заявляемого способа.In FIG. 1 shows the spatial arrangement of the sensitivity axes of individual channels of the transducer of spatial vibration. In FIG. 2 shows an algorithm for converting information when implementing the proposed method.

На фиг. 1In FIG. one

OXYZ - декартова (прямоугольная) система координат;OXYZ - Cartesian (rectangular) coordinate system;

OXYK, OXZK. OYZK - косоугольные системы координат;OXYK, OXZK. OYZK - oblique coordinate systems;

Figure 00000006
- ортогональные проекции вектора пространственной вибрации в декартовой системе координат;
Figure 00000006
- orthogonal projections of the spatial vibration vector in the Cartesian coordinate system;

Figure 00000007
- проекция вектора пространственной вибрации на ось чувствительности контрольного канала K;
Figure 00000007
- projection of the spatial vibration vector on the sensitivity axis of the control channel K;

Figure 00000008
- проекции вектора
Figure 00000009
на ортогональные оси чувствительности каналов X.Y.Z;
Figure 00000008
- vector projections
Figure 00000009
on orthogonal sensitivity axes of XYZ channels;

β - угол между отрицательным направлением ортогональной координаты X и проекцией вектора контрольного канала K на плоскость OXY;β is the angle between the negative direction of the orthogonal coordinate X and the projection of the control channel vector K onto the OXY plane;

γ - угол между вектором контрольного канала K и положительным направлением ортогональной координаты Z.γ is the angle between the control channel vector K and the positive direction of the orthogonal coordinate Z.

Заявляемый способ определения работоспособности преобразователя пространственной вибрации на работающем объекте основан на следующих положениях (фиг. 2).The inventive method for determining the operability of the transducer of spatial vibration on a working object is based on the following provisions (Fig. 2).

Преобразователь пространственной вибрации устанавливают на объекте, подключают его каналы в соответствии с инструкцией по эксплуатации к источникам питания и аналого-цифровому преобразователю, а последний - к персональному компьютеру с установленной программой обработки информации. После включения компьютера в него вводят следующие параметры полосового фильтра:The spatial vibration transducer is installed on the object, its channels are connected in accordance with the operating instructions to power sources and an analog-to-digital converter, and the latter is connected to a personal computer with an installed information processing program. After turning on the computer, the following bandpass filter parameters are entered into it:

- рабочую полосу частот;- operating frequency band;

- значение оборотной частоты работающего объекта;- the value of the reverse frequency of the operating object;

- шаг по частоте при определении спектрального состава и направления действующего на преобразователь вектора пространственной вибрации в зависимости от частоты.- frequency step in determining the spectral composition and direction of the spatial vibration vector acting on the transducer, depending on the frequency.

На преобразователь пространственной вибрации воздействуют вибрацией работающего объекта и на выходах каналов получают сигналы UX,UY,UZ,UK, пропорциональные проекциям вектора пространственной вибрации на оси чувствительности каналов X, Y, Z и K соответственно (блок 1, фиг. 2).The transducer of spatial vibration is affected by the vibration of the operating object and the outputs of the channels receive signals U X ,U Y ,U Z ,U K , proportional to the projections of the vector of spatial vibration on the sensitivity axes of the channels X, Y, Z and K, respectively (block 1, Fig. 2 ).

Преобразуют в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя выходные сигналы Ux,Uy,Uz,Uk каналов X, Y, Z и K, соответственно, (блок 2, фиг. 2). Направляют выходные сигналы каналов UX,UY,UZ,UK в персональный компьютер (блок 3, фиг. 2).Output signals U x ,U y ,U z ,U k channels X, Y, Z and K, respectively, are converted into digital form using an analog-to-digital converter (block 2, Fig. 2). The output signals of the channels U X ,U Y ,U Z ,U K are sent to a personal computer (block 3, Fig. 2).

Определяют спектры выходных сигналов каналов преобразователя пространственной вибрации X,Y,Z и K, соответственно (блок 4, фиг. 2), и направление вектора пространственной вибрации, то есть углы

Figure 00000010
между проекциями вектора пространственной вибрации на ось чувствительности канала Z и на оси чувствительности каналов X, Y и К, соответственно, в зависимости от частоты (блок 5, фиг. 2).Determine the spectra of the output signals of the channels of the spatial vibration transducer X, Y, Z and K, respectively (block 4, Fig. 2), and the direction of the spatial vibration vector, that is, the angles
Figure 00000010
between the projections of the spatial vibration vector on the sensitivity axis of the Z channel and on the sensitivity axis of the X, Y and K channels, respectively, depending on the frequency (block 5, Fig. 2).

Фильтруют выходные сигналы преобразователя пространственной вибрации с целью выделения оборотной частоты работающего объекта (блок 6, фиг. 2), и измеряют на оборотной частоте значения выходных сигналов каналов преобразователя пространственной вибрации

Figure 00000011
The output signals of the spatial vibration transducer are filtered in order to isolate the reverse frequency of the operating object (block 6, Fig. 2), and the values of the output signals of the channels of the spatial vibration transducer are measured at the reverse frequency
Figure 00000011

Вводят в персональный компьютер коэффициенты преобразования каналов, определенные при поверке (первичной или периодической) и рассчитывают измеренные значения проекций вектора пространственной вибрации на оси чувствительности каналов преобразователя пространственной вибрации на оборотой частоте работающего объекта (блок 7, фиг. 2):The channel conversion coefficients determined during verification (primary or periodic) are entered into the personal computer and the measured values of the projections of the spatial vibration vector on the axis of sensitivity of the channels of the spatial vibration converter at the rotational frequency of the operating object are calculated (block 7, Fig. 2):

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

где

Figure 00000014
- измеренные на оборотной частоте значения проекций вектора пространственной вибрации на оси чувствительности каналов преобразователя пространственной вибрации X, Y, Z и K, соответственно;where
Figure 00000014
- values of spatial vibration vector projections on the sensitivity axis of the channels of the spatial vibration transducer X, Y, Z and K, measured at the reverse frequency, respectively;

kX, kY, kZ и kK - коэффициенты преобразования каналов преобразователя пространственной вибрации X, Y, Z и К, соответственно, на оборотной частоте;k X , k Y, k Z and k K - conversion coefficients of the channels of the transducer of spatial vibration X, Y, Z and K, respectively, at the reverse frequency;

Figure 00000015
- углы между проекциями вектора пространственной вибрации на ось чувствительности канала Z и на оси чувствительности каналов X, Y и K, соответственно.
Figure 00000015
- angles between the projections of the spatial vibration vector on the sensitivity axis of the Z channel and on the sensitivity axes of the X, Y and K channels, respectively.

Вводят в персональный компьютер значения углов β и γ, фиксирующие положение оси чувствительности контрольного канала преобразователя пространственной вибрации относительно направления осей чувствительности ортогональных каналов, и определяют расчетные значения проекций вектора пространственной вибрации на ортогональные оси чувствительности каналов преобразователя пространственной вибрации X, Y, Z на оборотной частоте (блок 8, фиг. 2):The values of the angles β and γ are entered into the personal computer, fixing the position of the sensitivity axis of the control channel of the spatial vibration transducer relative to the direction of the sensitivity axes of the orthogonal channels, and the calculated values of the projections of the spatial vibration vector onto the orthogonal sensitivity axes of the channels of the spatial vibration transducer X, Y, Z at the reverse frequency are determined (block 8, Fig. 2):

Figure 00000016
Figure 00000016

где

Figure 00000017
- расчетные значения проекций вектора пространственной вибрации на ортогональные оси чувствительности каналов преобразователя пространственной вибрации X, Y, Z на оборотной частоте.where
Figure 00000017
- calculated values of the spatial vibration vector projections on the orthogonal sensitivity axes of the channels of the spatial vibration transducer X, Y, Z at the reverse frequency.

Определяют четыре расчетных значения модуля вектора пространственной вибрации (измеренное (действительное) значение и значения модуля с расчетными значениями проекций, определенными по формулам (5) - (7), блок 9, фиг. 2):Four calculated values of the module of the spatial vibration vector are determined (measured (actual) value and values of the module with the calculated values of the projections determined by formulas (5) - (7), block 9, Fig. 2):

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

где

Figure 00000020
- измеренное и расчетные значения модуля вектора пространственной вибрации.where
Figure 00000020
- measured and calculated values of the modulus of the spatial vibration vector.

Определяют среднее арифметическое значение модуля вектора пространственной вибрации (блок 10, фиг. 2):The arithmetic mean value of the modulus of the spatial vibration vector is determined (block 10, Fig. 2):

Figure 00000021
Figure 00000021

где

Figure 00000022
- среднее арифметическое значение модуля вектора пространственной вибрации.where
Figure 00000022
- arithmetic mean value of the modulus of the spatial vibration vector.

Определяют абсолютные значения относительных отклонений измеренного и расчетных значений модуля вектора пространственной вибрации от его среднего арифметического значения (блок 11, фиг. 2):The absolute values of the relative deviations of the measured and calculated values of the modulus of the spatial vibration vector from its arithmetic mean value are determined (block 11, Fig. 2):

Figure 00000023
Figure 00000023

где

Figure 00000024
- абсолютные значения относительных отклонений измеренного и расчетных значений модуля вектора пространственной вибрации от его среднего арифметического значения.where
Figure 00000024
- absolute values of relative deviations of the measured and calculated values of the modulus of the spatial vibration vector from its arithmetic mean value.

Вводят в персональный компьютер предельное (максимально допускаемое) отклонение δзад значений модуля вектора пространственной вибрации от его среднего арифметического значения и сравнивают с ним относительные отклонения четырех значений модуля вектора пространственной вибрации (блок 12, фиг. 2):The limiting (maximum allowable) deviation δ of the values of the module of the spatial vibration vector from its arithmetic mean value is entered into the personal computer and the relative deviations of the four values of the module of the spatial vibration vector are compared with it (block 12, Fig. 2):

Figure 00000025
Figure 00000025

По результатам сравнения предварительно определяют работоспособное состояние преобразователя пространственной вибрации: если не выполняется хотя бы одно из условий (17) - (20), то работоспособность преобразователя пространственной вибрации не подтверждают (блок 13, фиг. 2). Если условия (17) - (20) выполняются, то дополнительно определяют абсолютные значения относительных разностей

Figure 00000026
между измеренными абсолютными значениями проекций вектора пространственной вибрации на ортогональные оси чувствительности преобразователя X, Y, и Z, соответственно, и средним арифметическим значением (блок 14, фиг. 2), %:Based on the comparison results, the operable state of the spatial vibration transducer is preliminarily determined: if at least one of the conditions (17) - (20) is not met, then the operability of the spatial vibration transducer is not confirmed (block 13, Fig. 2). If conditions (17) - (20) are met, then the absolute values of the relative differences are additionally determined
Figure 00000026
between the measured absolute values of the projections of the spatial vibration vector on the orthogonal sensitivity axes of the transducer X, Y, and Z, respectively, and the arithmetic mean value (block 14, Fig. 2), %:

Figure 00000027
Figure 00000027

где

Figure 00000028
- абсолютные значения относительных разностей между измеренными абсолютными значениями проекций вектора пространственной вибрации на ортогональные оси чувствительности преобразователя X, Y, и Z, соответственно, и средним арифметическим значением.where
Figure 00000028
- absolute values of the relative differences between the measured absolute values of the spatial vibration vector projections on the orthogonal sensitivity axes of the transducer X, Y, and Z, respectively, and the arithmetic mean value.

Вводят в персональный компьютер первое дополнительное предельное (минимально допускаемое) значение δПР относительных разностей между измеренными абсолютными значениями проекций вектора пространственной вибрации на ортогональные оси чувствительности преобразователя и средним арифметическим значением и сравнивают с ним полученные абсолютные значения относительных разностей (блок 15, фиг. 2). Если условияThe first additional limit (minimum allowable) value δ PR of the relative differences between the measured absolute values of the projections of the spatial vibration vector onto the orthogonal axes of the sensitivity of the transducer and the arithmetic mean value is entered into the personal computer and the obtained absolute values of the relative differences are compared with it (block 15, Fig. 2) . If conditions

Figure 00000029
Figure 00000029

выполняются, то значения проекций не считают пренебрежимо малыми и, при выполнении условий (17) - (20), работоспособность преобразователя пространственной вибрации подтверждают (блок 16, фиг. 2), и устанавливают, что неисправности в каналах преобразователя пространственной вибрации отсутствуют. Если не выполняются условия (24) - (26) (одно или два), то считают малыми значения проекций вектора пространственной вибрации на оси чувствительностей ортогональных каналов с невыполненными условиями, и определяют абсолютные значения относительных разностей расчетных и измеренных абсолютных значений проекций этих каналов (блок 17, фиг. 2), %:are satisfied, then the projection values are not considered negligible and, if conditions (17) - (20) are met, the operability of the spatial vibration transducer is confirmed (block 16, Fig. 2), and it is established that there are no malfunctions in the channels of the spatial vibration transducer. If conditions (24) - (26) (one or two) are not met, then the values of the spatial vibration vector projections on the sensitivity axes of orthogonal channels with unfulfilled conditions are considered small, and the absolute values of the relative differences between the calculated and measured absolute values of the projections of these channels are determined (block 17, Fig. 2), %:

Figure 00000030
Figure 00000030

где

Figure 00000031
- абсолютные значения относительных разностей расчетных и измеренных абсолютных значений проекций ортогональных каналов.where
Figure 00000031
- absolute values of relative differences between calculated and measured absolute values of projections of orthogonal channels.

Вводят в персональный компьютер второе дополнительное предельное (максимально допускаемое) значение δМАК отклонений расчетных значений модуляThe second additional limit (maximum allowable) value δ MAC of deviations of the calculated module values is entered into the personal computer

вектора пространственной вибрации от измеренных и сравнивают с ним полученные абсолютные значения относительных разностей (блок 18, фиг. 2).of the spatial vibration vector from the measured ones and compare with it the obtained absolute values of the relative differences (block 18, Fig. 2).

Figure 00000032
Figure 00000032

Если условия (30) - (32) выполняются, то неисправности во всех каналах преобразователя пространственной вибрации отсутствуют, и работоспособность преобразователя пространственной вибрации подтверждают (блок 16, фиг. 2), включая работоспособность каналов с малыми значениями проекций. Если не выполняется хотя бы одно из условий (30) - (32), то работоспособность каналов с малыми значениями проекций не подтверждают (блок 19, фиг. 2), соответственно, не подтверждают работоспособность преобразователя пространственной вибрации в целом (блок 13, фиг. 2).If conditions (30) - (32) are met, then there are no malfunctions in all channels of the spatial vibration transducer, and the operability of the spatial vibration transducer is confirmed (block 16, Fig. 2), including the operability of channels with small projection values. If at least one of the conditions (30) - (32) is not met, then the operability of channels with small projection values is not confirmed (block 19, Fig. 2), respectively, the operability of the spatial vibration transducer as a whole is not confirmed (block 13, Fig. 2).

Проверка способа определения работоспособности преобразователя пространственной вибрации проводилась с помощью математического моделирования ситуации, при которой измерение модуля вектора пространственной вибрации проводилось четырехкомпонентным преобразователем пространственной вибрации с исправными ортогональными и контрольным каналами, и ситуацией, в которой вводились неисправности в каналы.The verification of the method for determining the operability of the spatial vibration transducer was carried out using mathematical modeling of the situation in which the module of the spatial vibration vector was measured by a four-component spatial vibration transducer with serviceable orthogonal and control channels, and the situation in which faults were introduced into the channels.

Расчеты проведены при следующих исходных данных и метрологических характеристиках каналов преобразователя пространственной вибрации:The calculations were carried out with the following initial data and metrological characteristics of the channels of the transducer of spatial vibration:

коэффициенты преобразования каналов X,Y,ZnK пьезоэлектрического преобразователя пространственной вибрации kX=4,9 мВ/мс-2, kY=5,15 мВ/мс-2, kZ=4,88 мВ/мс-2, kK=5,1 мВ/мс-2;conversion coefficients of X,Y,ZnK channels of the piezoelectric spatial vibration transducer k X =4.9 mV/ms -2 , k Y =5.15 mV/ms -2 , k Z =4.88 mV/ms -2 , k K \u003d 5.1 mV / ms -2 ;

- углы β=30 угл. град.; γ=45 угл. град.;- angles β=30 ang. deg.; γ=45 ang. deg.;

- предельное (максимально допускаемое) значение отклонений δзад=2%;- limiting (maximum allowable) value of deviations δ ass =2%;

- первое дополнительное предельное (минимально допускаемое) значение относительных разностей δ: ПР=90%;- the first additional limit (minimum allowable) value of relative differences δ : PR =90%;

- второе дополнительное предельное (максимально допускаемое) значение отклонений измеренных значений модуля вектора пространственной вибрации от расчетных δМАК=5%;- the second additional limit (maximum allowable) value of deviations of the measured values of the modulus of the spatial vibration vector from the calculated δ MAC =5%;

- напряжения на выходах каналов при отсутствии неисправностей (рассмотрены два варианта):- voltages at the channel outputs in the absence of faults (two options are considered):

вариант 1: Ux=7,35 мВ, UY=61,8 мВ, Uz=97,6 мВ, UK=89,08 мВ, (в данном варианте у одного ортогонального канала (канал X) проекция вектора пространственной вибрации на ось чувствительности существенно меньше двух остальных ортогональных проекций);option 1: U x = 7.35 mV, U Y = 61.8 mV, U z = 97.6 mV, U K = 89.08 mV, (in this option, one orthogonal channel (channel X) has a spatial vector projection vibrations on the sensitivity axis are significantly less than the other two orthogonal projections);

вариант 2: напряжения на выходах каналов при отсутствии неисправностей: Ux=7,35 мВ, UY=7,725 мВ, Uz=97,6 мВ, UK=70,15 мВ, (в данном варианте у двух ортогональных каналов (каналы X и Y) проекции вектора пространственной вибрации на их оси чувствительности существенно меньше третьей ортогональной проекции).option 2: voltages at the channel outputs in the absence of faults: U x = 7.35 mV, U Y = 7.725 mV, U z = 97.6 mV, U K = 70.15 mV, (in this embodiment, two orthogonal channels ( channels X and Y) the projection of the vector of spatial vibration on their axis of sensitivity is significantly less than the third orthogonal projection).

При моделировании не рассматриваются операции, перечисленные в блоках 1 - 6 алгоритма (фиг. 2), т.к. они являются предварительными операциями и непосредственно не относятся к вопросам определения работоспособности преобразователя пространственной вибрации. Результаты расчетов, полученных в последующих после блоков 1-6 операциях, сведены в таблицы 1 - 9.When modeling, the operations listed in blocks 1 - 6 of the algorithm (Fig. 2) are not considered, since they are preliminary operations and do not directly relate to the issues of determining the performance of the transducer of spatial vibration. The results of calculations obtained in subsequent operations after blocks 1-6 are summarized in tables 1-9.

В последней графе каждой таблицы 1 - 9 приведены выводы или о работоспособности исследуемого преобразователя пространственной вибрации или о наличии малых значений ортогональных проекций вектора пространственной вибрации, при этом, термин «Да» подтверждает работоспособность исследуемого преобразователя пространственной вибрации или наличие ортогональных проекций с малыми значениями, термин «Нет» не подтверждает работоспособность исследуемого преобразователя пространственной вибрации или наличие ортогональных проекций с малыми значениями.In the last column of each table 1 - 9, conclusions are given either about the performance of the studied spatial vibration transducer or the presence of small values of orthogonal projections of the spatial vibration vector, while the term "Yes" confirms the performance of the investigated spatial vibration transducer or the presence of orthogonal projections with small values, the term "No" does not confirm the operability of the studied transducer of spatial vibration or the presence of orthogonal projections with small values.

В таблицах (1-6) в качестве примера применено одно значение ортогональной проекции вектора пространственной вибрации (значение канала X), которое было существенно меньше двух других ортогональных проекций (вариант 1).In tables (1-6), as an example, one value of the orthogonal projection of the spatial vibration vector (channel X value) was used, which was significantly less than the other two orthogonal projections (option 1).

В таблицах (7-9) в качестве примера рассмотрен вариант влияния на работоспособность преобразователя пространственной вибрации двух ортогональных каналов с малыми значениями проекций вектора пространственной вибрации (значения проекций каналов X и Y существенно меньше значения третьей ортогональной проекции канала Z).In tables (7-9), as an example, the option of influencing the performance of the spatial vibration transducer of two orthogonal channels with small values of the projections of the spatial vibration vector (the values of the projections of the X and Y channels is significantly less than the value of the third orthogonal projection of the Z channel) is considered.

В таблице 1 приведены результаты, полученные при моделировании проверки работоспособности преобразователя пространственной вибрации с полностью исправными каналами преобразователя; в таблице 2-е неисправным каналом X (измеренное значение проекции изменено на -13,3%); в таблице 3-е неисправным каналом Z (измеренное значение проекции изменено на -5,0%); в таблице 4 -моделирование определения работоспособности преобразователя пространственной вибрации способом, указанным в прототипе, полученное при различных относительных отклонениях от начального значения коэффициента преобразования в канале X с малым значением проекции при

Figure 00000033
(вариант 1); в таблице 5 - моделирование определения малого значения проекции вектора пространственной вибрации на ось чувствительности ортогонального канала (вариант 1); в таблице 6 - моделирование определения работоспособности преобразователя пространственной вибрации при наличии неисправности в одном ортогональном канале X с малым значением проекции вектора пространственной вибрации на ось его чувствительности (вариант 1); в таблице 7 - моделирование определения малых значений проекций вектора пространственной вибрации на оси чувствительности двух ортогональных каналов (вариант 2); в таблице 8 моделирование проверки работоспособности преобразователя пространственной вибрации способом, указанным в прототипе, полученные при наличии неисправностей в каналах X и Y (вариант 2); в таблице 9 - моделирование проверки работоспособности преобразователя пространственной вибрации заявляемым способом, полученные при наличии неисправностей в двух ортогональных каналах с малыми значениями проекций вектора пространственной вибрации (вариант 2)Table 1 shows the results obtained by simulating the performance test of the spatial vibration transducer with fully functional transducer channels; in table 2 by faulty channel X (measured projection value changed by -13.3%); in table 3 by faulty Z channel (measured projection value changed by -5.0%); in table 4 - simulation of determining the performance of the spatial vibration transducer in the manner specified in the prototype, obtained with various relative deviations from the initial value of the conversion coefficient in channel X with a small projection value at
Figure 00000033
(option 1); in table 5 - simulation of determining the small value of the projection of the vector of spatial vibration on the sensitivity axis of the orthogonal channel (option 1); in table 6 - simulation of determining the operability of the transducer of spatial vibration in the presence of a malfunction in one orthogonal channel X with a small value of the projection of the vector of spatial vibration on the axis of its sensitivity (option 1); in table 7 - simulation of the determination of small values of the projections of the spatial vibration vector on the sensitivity axis of two orthogonal channels (option 2); in table 8, simulation of the performance check of the transducer of spatial vibration in the manner specified in the prototype, obtained in the presence of faults in channels X and Y (option 2); in table 9 - simulation of the check of the operability of the transducer of spatial vibration by the claimed method, obtained in the presence of faults in two orthogonal channels with small values of the projections of the vector of spatial vibration (option 2)

Figure 00000034
Figure 00000034

Figure 00000035
Figure 00000035

Figure 00000036
Figure 00000036

Figure 00000037
Figure 00000037

Figure 00000038
Figure 00000038

Figure 00000039
Figure 00000039

Figure 00000040
Figure 00000040

Figure 00000041
Figure 00000041

Figure 00000042
Figure 00000042

Figure 00000043
Figure 00000043

Figure 00000044
Figure 00000044

Figure 00000045
Figure 00000045

Figure 00000046
Figure 00000046

На основании результатов математического моделирования определения работоспособности преобразователя пространственной вибрации можно сделать следующие выводы:Based on the results of mathematical modeling of determining the performance of the spatial vibration transducer, the following conclusions can be drawn:

- при отсутствии неисправностей в каналах преобразователя пространственной вибрации условия (17) - (20) выполняются, а работоспособность преобразователя подтверждается (таблица 1);- in the absence of faults in the channels of the transducer of spatial vibration, conditions (17) - (20) are met, and the performance of the transducer is confirmed (table 1);

- минимальное влияние на результат определения работоспособности оказывают малые значения проекций вектора пространственной вибрации на оси чувствительности ортогональных каналов (например, способом, указанным в прототипе, работоспособность преобразователя пространственной вибрации подтверждается даже при наличии неисправностей в ортогональных каналах X (таблицы 2 и 4 до значения

Figure 00000047
т.е. изменение коэффициента преобразования ортогонального канала X на 70%, однако по сложившейся практике в области виброизмерений признается, что отклонение коэффициента преобразования канала более, чем на 5% указывает на его несоответствие Техническим условиям [см., например, ТЗ на составную часть ОКР «Разработка вибропреобразователя пьезоэлектрического трехкомпонентного со встроенным усилителем заряда MB - 52М для бортовой системы диагностики БСДВ - 28», ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова», 2019 - с 7-9]) или X и Y (таблица 8);- the minimum impact on the result of determining the health have small values of the projections of the spatial vibration vector on the sensitivity axis of the orthogonal channels (for example, by the method specified in the prototype, the performance of the spatial vibration transducer is confirmed even if there are faults in the orthogonal channels X (tables 2 and 4 up to the value
Figure 00000047
those. change in the conversion factor of the orthogonal channel X by 70%, however, according to the established practice in the field of vibration measurements, it is recognized that the deviation of the channel conversion factor by more than 5% indicates its non-compliance with the Specifications [see, for example, the TOR for the R&D component "Development of a vibration transducer piezoelectric three-component with a built-in charge amplifier MB - 52M for the on-board diagnostic system BSDV - 28, FSUE CIAM im. P.I. Baranova", 2019 - pp. 7-9]) or X and Y (Table 8);

- максимальное влияние на результаты определения работоспособности преобразователя пространственной вибрации оказывает проекция вектора с максимальным значением (таблица 3, расчеты показывают, что при отклонении коэффициента преобразования канала Z более, чем на 3,7% при δзад=2% работоспособность преобразователя пространственной вибрации уже не будет подтверждена, а при тех же условиях к аналогичному результату приводит отклонение коэффициента преобразования канала Г на 15%);- the maximum influence on the results of determining the performance of the transducer of spatial vibration is exerted by the projection of the vector with the maximum value (table 3, calculations show that when the deviation of the conversion coefficient of the channel Z is more than 3.7% at δset = 2%, the performance of the transducer of spatial vibration is no longer will be confirmed, and under the same conditions, a deviation of the conversion coefficient of the channel Г by 15% leads to a similar result);

- заявляемый способ определения работоспособности преобразователя пространственной вибрации позволяет определить наличие малых значений проекций вектора пространственной вибрации на оси чувствительности ортогональных каналов (выражения (21) - (26), таблицы 5 и 7);- the claimed method for determining the performance of the transducer of spatial vibration allows you to determine the presence of small values of the projections of the vector of spatial vibration on the sensitivity axis of the orthogonal channels (expressions (21) - (26), tables 5 and 7);

- заявляемый способ позволяет обнаружить неисправности в ортогональных каналах с малыми значениями проекций вектора пространственной вибрации на их оси чувствительности (таблицы 6 и 9).- the claimed method allows to detect faults in orthogonal channels with small values of the spatial vibration vector projections on their sensitivity axis (tables 6 and 9).

Приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления изобретения, достижения указанного выше результата и решения поставленной задачи: обеспечения возможности определения работоспособности каналов преобразователя пространственной вибрации непосредственно на работающем объекте при любых соотношениях проекций вектора пространственной вибрации на оси чувствительности отдельных ортогональных каналов.The above information confirms the possibility of carrying out the invention, achieving the above result and solving the problem: providing the possibility of determining the operability of the channels of the spatial vibration transducer directly on the operating object at any ratio of the projections of the spatial vibration vector on the sensitivity axis of individual orthogonal channels.

Claims (1)

Способ определения работоспособности преобразователя пространственной вибрации на работающем объекте, заключающийся в том, что одновременно измеряют и запоминают все значения проекций воздействующего на преобразователь вектора пространственной вибрации объекта - в одной ортогональной и трех косоугольных пространственных системах координат, приводят значения проекций вектора пространственной вибрации объекта в трех косоугольных системах координат к значениям их проекций в ортогональной системе и определяют четыре значения модуля вектора вибрации в каждой из пространственных систем координат, среднее арифметическое значение, отклонение каждого из четырех значений модуля вектора пространственной вибрации от среднего арифметического значения, сравнивают с заданным предельным отклонением и по результатам этих сравнений предварительно определяют работоспособность исследуемого преобразователя пространственной вибрации на работающем объекте, отличающийся тем, что дополнительно определяют абсолютные значения относительных разностей между средним арифметическим значением и измеренными абсолютными значениями проекций вектора пространственной вибрации на ортогональные оси чувствительности преобразователя, сравнивают их с заданным первым дополнительным предельным значением относительных разностей, по результатам сравнения определяют ортогональные проекции вектора пространственной вибрации с малыми значениями, определяют абсолютные значения относительных отклонений расчетных значений ортогональных проекций от своих измеренных значений, сравнивают эти отклонения с заданным вторым дополнительным предельным значением отклонений, определяют исправность ортогональных каналов с малыми значениями проекций и делают окончательный вывод о работоспособности всех каналов преобразователя пространственной вибрации.A method for determining the operability of a spatial vibration transducer on a working object, which consists in simultaneously measuring and storing all the values of the projections of the spatial vibration vector of the object acting on the transducer - in one orthogonal and three oblique spatial coordinate systems, giving the values of the projections of the spatial vibration vector of the object in three oblique coordinate systems to the values of their projections in the orthogonal system and determine four values of the module of the vibration vector in each of the spatial coordinate systems, the arithmetic mean value, the deviation of each of the four values of the modulus of the spatial vibration vector from the arithmetic mean value, compare with the specified limit deviation and, based on the results of these comparisons preliminarily determine the operability of the studied transducer of spatial vibration on a working object, characterized in that it additionally determines the absolute relative values of the relative differences between the arithmetic mean and the measured absolute values of the projections of the spatial vibration vector onto the orthogonal sensitivity axes of the transducer, compare them with the specified first additional limit value of the relative differences, determine the orthogonal projections of the spatial vibration vector with small values based on the results of the comparison, determine the absolute values of the relative deviations of the calculated values of orthogonal projections from their measured values, compare these deviations with a given second additional limit value of deviations, determine the serviceability of orthogonal channels with small projection values, and make a final conclusion about the operability of all channels of the spatial vibration transducer.
RU2021131918A 2021-10-29 Method for determining the operability of the transducer of spatial vibration on a working object RU2775572C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2775572C1 true RU2775572C1 (en) 2022-07-04

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2840358B1 (en) * 2002-05-28 2006-09-15 Snecma Moteurs METHOD AND SYSTEM FOR DETECTING ROTOR DAMAGE OF AN AIRCRAFT ENGINE
RU2602408C1 (en) * 2015-09-10 2016-11-20 Акционерное общество "Вибро-прибор" Piezoelectric transducer of spatial vibration and control method of its operability on the operating object
RU2667336C1 (en) * 2017-12-07 2018-09-18 Акционерное общество "Вибро-прибор" Piezoelectric transducer of spatial vibration and the method of increasing its operational reliability

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2840358B1 (en) * 2002-05-28 2006-09-15 Snecma Moteurs METHOD AND SYSTEM FOR DETECTING ROTOR DAMAGE OF AN AIRCRAFT ENGINE
RU2602408C1 (en) * 2015-09-10 2016-11-20 Акционерное общество "Вибро-прибор" Piezoelectric transducer of spatial vibration and control method of its operability on the operating object
RU2667336C1 (en) * 2017-12-07 2018-09-18 Акционерное общество "Вибро-прибор" Piezoelectric transducer of spatial vibration and the method of increasing its operational reliability

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Смирнов В.Я. Разработка преобразователей пространственной вибрации //доклад на конференции АППП-2021, дата доклада 23.09.2021. Смирнов В.Я., Блохин А.Л., Орлов А.В., Скворцов Д.В. ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТРЁХКОМПОНЕНТНОГО ВИБРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ // Мир измерений. 2016. номер 2. С. 46-52. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ramos Damage identification on masonry structures based on vibration signatures
US7174255B2 (en) Self-processing integrated damage assessment sensor for structural health monitoring
US9146163B2 (en) Proximity and strain sensing
US20060150745A1 (en) Sensor having a self-test
CN102288374A (en) Testing platform and testing method for simultaneously recognizing multipoint random loads
JP4519463B2 (en) Diagnosis of piezoelectric sensors
US8566057B2 (en) Method for self-adjustment of a triaxial acceleration sensor during operation, and sensor system having a three-dimensional acceleration sensor
RU2775572C1 (en) Method for determining the operability of the transducer of spatial vibration on a working object
CN104154933A (en) Vibration fatigue theory based method for analyzing failure mode of inertia measurement system
RU2381511C1 (en) Comprehensive test procedure for unified positioning systems based on micromechanical accelerometres and gyroscopes and automated test bench therefor
RU2602408C1 (en) Piezoelectric transducer of spatial vibration and control method of its operability on the operating object
Avrutov Scalar diagnostics of the inertial measurement unit
Veldman Implementation of an accelerometer transverse sensitivity measurement system
EP3329235A1 (en) Multifunctional piezoelectric load sensor assembly
Mitra et al. Development and Validation of Experimental Setup for Flexural Formula of Cantilever Beam Using NI-LabVIEW
RU2667336C1 (en) Piezoelectric transducer of spatial vibration and the method of increasing its operational reliability
Belyaev et al. Error Calculation for Accelerometer Calibration by Broadband Random Vibration Analysis
RU2764504C1 (en) Piezoelectric spatial vibration transducer and a method for monitoring its performance at a working facility
RU2544308C2 (en) Method for determining parameters of wave solid-state gyroscope
Rosal et al. Development of Triaxial MEMS Digital Accelerometer on Structural Health Monitoring System for Midrise Structures
Vettori et al. Kalman-based coupled response-input estimation during environmental tests on the box assembly with removable component structure
CN113932914B (en) Vibration measurement channel direction correction method
US20240110991A1 (en) Insulation resistance testing device and insulation resistance testing method
JP7426598B2 (en) Sensor system, sensing method and program
Bogdanov Inertial measurement unit AIST-350T: Results of mechanical investigation tests