SU1016668A1 - Устройство дл динамических измерений на вращающихс объектах - Google Patents

Description

г

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к.тензометрическим преобразовател м дл  измерени  механических величин на вращающихс  объектах, и может быть использовано при измерении переменных давлений, вибраций или деформаций на вращающихс  валах и детал х.

Известно устройство дл  динамичесг „ ких измерений на вращающихс  объектах , содержащее генератор пр моугольных импульсов, усилитель посто нного тока, один вход которого соединен с выходом генератора, два токосъемника -трансформаторного типа, один из 15 которых имеет одну подвижную обмотку и и две неподвижных, соединенных соответственно с инвертирующим ,. входом и выходом усилител , а другой - однуподвижную и одну неподвижную обмотки,20 тензометрический мост, диагонали которого соединены с подвижными обмотками токосъемников, и регистратор, совдиненный с неподвижной обмоткой второго токосъемника Cl 1 ..25

Однако это устройство содержит много измерительных элементов, размещаемых на вращающемс  объекте, (два токосъемника, четыре тензорезистора, вход щие в тензометрический мост), и 30 поэтому нуждаетс  в площадке увеличенных размеров дл  креплени  этих элементов на объекте.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо-,. му эффекту  вл етс  устройство дл  динамических измерений на вращающихс  объектах, содержащее генератор пр моугольных импульсов, блок регу .лировки напр жени , соединенный с Q выходом генератора, усилитель посто нного тока, один выход которого соеди-нен с выходом блока регулировки, источник опорного напр жени , блока сравнени , один из входов которого

соединен с источником опорного напр жени , а выход - с управл ющим входом блока регулировки, мост из четырех тензорезисторов, два токосъемника трансформаторного типа, один из кото-5о рых имееттри неподвижных и одну подвижную обмотки, у которых выво . п-зрвой неподвижной обмотки соединен с выходом усилител , вывод второй неподвижной обмотки соединен с йнвер-ес тирующим входом усилител , вывод третьей неподвижной обмотки соединен с другим входом блока сравнени , втоОЫе ВЫВОПЫ Hf nnnnuwuuv гЛил-гл,

лены, и подвижна  обмотка соединена с диагональю моста, а другой - одну подвижную обмотку, соединенную с. другой диагональю моста и одну неподвижную обмотку, нагрузочный резистор включенный параллельно третьей обмотке первого токосъемника, и регистратор , соединенный с неподвижной чобмоткой второго токосъемника 2 ,

Однако и это устройство, как и предыдущее, содержит много измерителных элементов, размещаемых на вращающемс  объекте, и поэтому также нуждаетс  в площадке увеличенных размеров дл  креплени  этих элементов на объекте .

Цель изобретени  - упрощение и повышение надежности устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  динамических измерений на вращающихс  объектах , содержащее генератор пр моугольных импульсов, блок регулировкинапр жени , соединенный с выходом генератора , усилитель посто нного ТОКИ, один вход которого соединен с выходом блока регулировки, источник опорного напр жени , блок сравнени , один из входов которого соединен с источником опорного напр жени , а выход с управл ющим входом блока регулировки , тензорезистор, токосъемник трансформаторного типа с трем  неподвижными и одной подвижной обмотками, у., которых вывод первой неподвижной обмотки соединен с выходом усилител , вывод второй неподвижной обмотки соединен с инвертирующим входом усилител , вывод третьей неподвижной обмотки соединен с другим входом блока сравнени , вторые выводы неподвижных обмоток заземлены, подвижна  обмотка первым выводом соединена с тензорезистором, нагрузочный резистор , включенный параллельно третьей неподвижной обмотке, и регистратор, снабжено дифференцирующим блоком, вход которого соединен с выходом . усилител , а выход - с регистратором, а второй вывод подвижной обмотки соединен с другим концом тензорезистора .

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство дл  динамических измерений на вращающихс  объектах содержит генератор 1 пр моугольных импульсов , блок 2 регулировки напр жеодин вход которого соединен с выхо-, дом блока 2 регулировки, источник опорного напр жени , блок 5 сравнени , один из входов которого соедине с источником kf а выход - с управл ю щим входом блока 2 регулировки, тензорезистор -6, размещенный на площадке на вращающемс  объекте, токосъемник 7с неподвижными обмотками 8 - 10 и подвижной обмоткой 11, у которых один вывод обмотки 8 соединен с выходом усилител  3, один выво обмотки 9 соединен с инвертирущим входом усилител  3, один вывод обмотки 10 соединен с другим входом блока 5 сравнени , вторые выводы обмоток 8-10 заземлены, а выводы подвижной обмотки 11 соединены с кон цами тензорезистора 6, нагрузочный резистор 12, включенный параллельно обмотке 10, дифференцирующий блок 13 вход которого соединен с выходом уси лител  3, и регистратор 1 j, соединен ;ныи с выходом дифференцирующего блока 13. I Устройство работает следуюдим обЦ ( эазом. -1-, . Напр жение в форме длительных разнопол рных пр моугольников с выхода генератора 1 через блок 2 регулировки напр жени  поступает на неинвертирующий вход усилител  3 И прикладываетс  к обмотке В токосъемника 7, вызыва  в ней ток Ц. тот ток индуктирует в обмотках 9, 10 и 1 токосъемника 7 напр жени  взаимной индукции. Напр жение, возникающее на зажимах обмотки Э поступает на инвертирующий вход усилител  3, где сравниваетс  с напр жением, действую щим на его неинвентирующий вход. При достаточно большом коэффициенте усилени  nQ напр жению усилител  3 разностный сигнал стремитс  к нулю. Это означает, что в обмотке 9 форми руетс  напр жение, близкое по форме к напр жению на выходе генератора Л пр моугольных импульсов, а следовательно , такое же напр жение будет сформировано и в обмотках 10 и 11, витки которых сцеплены с тем же магнитным потоком, что и витки обмот ки 9. Таким образом, достигаетс  функционирование схемы по осуществле нию питани  измерительной цепи пр мо угольным напр жением. При изменении температуры окружающей среды происходит изменение омического сопооти 11 , В результате чего измен етс  величина тока 12 текущего через тензорезистор 6. Дл  стабилизации тока Го Используетс  обмотка 10, омическое сопротивление которой измен етс  синхронно с изменением сопротивлени  обмотки 11. Обмотка 10. подключена к нагрузочному резистору 12, расположенному в зоне со стабильной температуре. Поскольку тензорезистор 6 изготавл ют из нихрома или константана,то.в достаточно широком диапазоне изменени  температур окружающей среды, его сопротивление измен етс  незначительно . Следовательно, измерительна . , цепь и цепь обмотки 10 оказываютс  электрически подобными. Напр жение с нагрузочного резистора 12 поступает на первый вход блока 5 сравнени ,J а на другой вход этого блока поступает напр жение с выхода источника k опорного напр жени .. Сигнал сравнени  двух напр жений поступает на : вход блока 2 регулировки напр жени , чем обеспечиваетс  уровень напр жени , индуктируемого в подвижной обмотке 11, необходимый дл  поддержани  номинального тока i-, текущего через тензорезист-ор 6. Напр жение на выходе усилител  3 v имеет линейно растущую форму Действительно , дл  передачи посто нного ; ( в пределах каждого полупериода.Хнапр жени  в подвижную вторичную обмотку токосъемника, ток t обмотки 8 должен нарастать по линейному закону , что обеспечиваетс  за счет обратной св зи и усилител  3 посто нного тока, отрабатывающего сигнал ошибки. Линейно растущий ток создает линейно растущее напр жение на активном сопротивлении обмотки 8. Напр жение с выхода усилител  3 поступает на вход дифференцирующего блока 13. на выходе которого образуетс  пр моугольное напр жение, поступающее на регистра- тор И. Воздействие контролируемого дина-п мического параметра на тензорезистор 6 вызывает динамическое изменение его величины, а следовательно, и динамическое изменение величины тока Этот ток однозначно св зан с током 1 обмотки 8 коэффициентом трансформации , а следовательно, и в токе fivner ппиг.утгтипв ть пин миирги-   составл юща , вызванна  воздействием измер емого параметра на тензорезистор 6. Динамическа  составл юща  тока i создает падение напр жени  на сопротивлении обмотки 8. Суперпозици  линейно растущего и динамически измен ющегос  напр жени  поступает на ВХ9Д дифференцирующего блока 13 а затем на регистратор . Таким образом, в пpeдлaгae loм уст ройстве информаци  о контролируемом динамическом параметре снимаетс  непосредственно с выхода усилител , св занного с неподвижной обмоткой 8 токосъемника 7, что позволило включить тензорезистор 6 по схеме одиночного сопротивлени . Отсутствие тензометрис)еского моста исключает необходимость размещени  трех дополнительных тeнзbpeз 4cторов и прокладки соединительных про водников на вращающемс  объекте. Замена двух токосъемников одним значительно уменьшает установочные габариты токосъемног.о узла, при допустимь|х по техническим услови м габаритах токосъемиого узла по вл етс  возможность увеличить число :измерительных каналов, что. в большинстве случаев  вл етс  крайне желательным. Уменьшение числа токосъемников знагчительно удешевл ет стоимость всего устройства, так как токосъемный узел - нестандартный элемент, а его изготовление сопр жено со значительными технологическими трудност ми механической обработки специальных ферромагнитных материалов и необходи мостью последующей термообработки с целью восстановлени  их ферромагИитных свойств. Уменьшение числа элементов, располагаемых на вращающемс  объекте, ведет к уменьшению затрат рабочего времени на монтаж измерительных Цепей, что обуславливает дополнительную экономическую эффективность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом. Предлагаемое устройство обладает также более высокой надежностью так, как исключение передающего токосъемника ,замена тензометр ческого моста одним тензорезистором и сокращение вдвое количества соединительных проводов ,, располагаемых на вращающемс  объекте, где услови  их эксплуатации осложнены высокими значени ми вибраций ,- ускорений, рабочих температур и, в р де случаев, наличием агрессивных компонентов в окружающей среде , повышает надежность измерительной цепи, а значит и всего устройства в целом.

Claims (1)

1. . устройство для ДИНАМИЧЕСКИХ .ИЗМЕРЕНИЙ НА ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТАХ, содержащее генератор прямоугольных импульсов, блок регулировки напряжения, соединенный с выходом генератора, усилитель постоянного тока,· один выход которого соединен с выходомблока регулировки, источник опорного напряжения, блЪк сравнения·, один из входов которого соединён с источником опорного напряжения, а выход - с уп{равляющим входом блока регулировки, тензореэистор, токосъемник трансфорг. маторного типа с тремя неподвижными и одной подвижной'обмотками, у которых вывод первой неподвижной обмотки соединен с выходом усилителя, вывод второй неподвижной обмотки соединен с инвертирующим входом усилителя, ’ вывод третьей неподвижной обмотки .

   соединен с другим входом блока сравнения, вторые выводы неподвижных обмоток заземлены, подвижная обмотка первым выводом соединена с тензорезистором, нагрузочный резистор, включенный параллельно третьей.неподвиж- I ной обмотке,, и регистратор, о. т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности устройства, .оно снабжено дифференцируют щим блоком, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с ре' гистратором, а второй вывод„подвижной 'обмотки соединен с другим концом тензорезистора.

   4 Г 7 Ί 0 ; 1 1 т_______