SU1027520A1 - Устройство дл измерени динамических параметров элементов вращающихс объектов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее ус литель посто нного тока, генератор тензорезистор, регистрирующий блок питающий токосъемник трансформаторного типа, содержащий подвижную обмотку , а.также первичную обмотку и обмотку обратной св зи, первые выводы, которых соединены между собой , конец первичной обмотки соединен с общим проводом, а конец обмотки обратной св зи соединен с входом усилител  посто нного тока, к выходу которого подключен генератор, выход которого соединен с объединенными выводами первичной обмотки и обмотки обратной св зи, передающий токосъемник трансформаторного типа, содержащий вторую подвижную и неподвижную обмотки, отличающее с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  и надежности в него введены дополнительный усилитель посто нного тока и компенсирующа  обмотка, расположенна  в статорной части передающего токосъемника , причем конец неподвижной и начало компенсирующей обмоток соединены с общим проводом, а начало неподвижной обмотки подключено к входу дополнительного усилител  посто нного тока, выход которого соеди-g ней с входом регистрирующего блока и Концом компенсирующей обмотки, при этом перва  и втора  подвижные обмотки соединены последовательно с тензорезистором и образуют замкнутый контур.:

Description

Изобретение относитс  к информационно-иэмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  динамических параметров iдавлени , деформаций элементов вращающихс  объектов - роторов электрических машин, газотурбинных двигателей, цен трифуг и т.п. - с помощью бесконтакт ных токосъемников трансформаторного типа и резистивного преобразова тел , расположенного на контролируемом элементе вращающегос  объекта. Известно устройство дл  измерени  динамических параметров элементов вращающихс  объектов с использование бесконтактных токосъемников трансформаторного типа и резистивных преобразователей , располагаемых на вра щающемс  объекте. В известном устройстве питание измерительной цепи осуществл етс  переменным током высокой частоты, дл  чего на вращающем с  объекте располагают элементы эле троники, осуществл ющие выпр мление и сглаживание переменного напр жени  1. Недостатком данного устройства  вл етс  невозможность одновременного обеспечени  работоспособности при высоких температурах окружающей среды и широком частотном диапазоне контролируемого параметра. Это объ  н етс  тем, что устройства, имеющие выпр мители и фильтры на вращающемс объекте, работоспособны только в температурном диапазоне работы этих элементов, который не превышает 130 150°С, а измерени  на несущей часто те имеют узкий частотный диапазон измерени , так как токосъемные устройства трансформаторного типа на высокой частоте, работают как воздуш ные трансформаторы, имеющие большие индуктивности рассе ни . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство, содержащее неинв,ертирующий усилитель посто нного тока, генератор пр моугольного напр жени  тензометрический мост, регистрирующий блок, передающий токосъемник трансформаторного типа, содержаддий первую подвижную ое5мотку, а также первичную обмотку и обмотку обратной св зи, первые выводы которых соединены между собой, причем свободный конец первичной обмотки соединен с общим проводом, а свободный конец обмотки обратной св зи соединен с входом усилител  посто нного тока, к выходу которого Подключен, генера- тор, выход которого соединен с объединенными выводами первичной обмотки и обмотки обратной св зи, передаюпоий токосъемник, содержащий вторую подвижную и неподвижную обмотки, при чем перва  и втора  подвижные обмотки подключены к разным диагонал м тензометрического моста, а неподвижна  обмотка соединена с входом регистрирующ ,его блока f 2. Недостатком известного устройства  вл етс  сложность его практического использовани  и невысока  точность измерени ..Это объ сн етс  тем, что измерительна  цепь содержит тензометрический мост, в плечах которого включены четыре одинаковых тензорезистора . При измерении, например, динамических деформаций в заданной точке детали вращающегос  узла один из тензорезисторов наклеиваетс  в выбранной точке, а остальные наклеиваютс  на недеформируемых участках вращающегос  объекта. При этом возникает затруднение в отыскании недеформируемых участков на вращающемс  объекте , причем дл  сохранени  электрического баланса тензометрического моста в процессе работы температурный режим ЭТОГО участка должен соответствовать температурному режиму в контролируемой зоне. Эти услови  применени  известного устройства на практнке не всегда выполнимы, особенно при многоканальном измерении динамических параметров вращающихс  объектов, когда число тензометрических мостов соответствует числу измерительных каналов. Кроме того, практически недеформируемых участков на вращающемс  объекте нет и можно говорить лишь о более или менее деформируемых участках ,. Это значит, что тензорезисторы всех плеч подвергаютс  деформаци м в процессе измерени . Разбаланс тензометрического моста в результате этих деформаций приводит к возникновению ложного сигнала в канале регистрации и наложению этого сигнала на полез нь1й, что осложн ет процесс измерени  и уменьшает его точность. Помимо этого, большое количество электрических элементов, а именно четырех тензорезисторов в каждой измерительной цепи, а также четырех соединительных проводов, св зывающих тензометрический мост с подвижными обмотками передающего и питаю-щего токосъемников, располагаемых на вращающемс  объекте в услови х воздействи  вибраций, ускорений, температур и т.д.,.значительно снижает надежность функционировани  устройства в целом. Цель изобретени  - повышение точности измерени  и надежности устройства . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  динамических параметров элементов вращающихс  объектов, содержащее усилитель посто нного тока, генератор,, тензорезистор, регистрирующий . питающий токосъемник трансформатор ного типа, содержащий первую подвиж . ную обмотку, а также первичную обмотку и обмотку обратной ев  зи, первые выводы йоторых соединены между собой, конец первичной обмотки соединен с общим проводом, а конец обмотки обратной св зи соединен с входом усилител  посто нного тока, к выходу которого . подключен генератор, выход которого соединен с объединенными выводами первичной обмотКи и обмотки обратной св зи, передающий токосъемник трансформаторного типа,содержащий вторую подвижную и неподвижную обмотки, вве дены дополнительный усилитель посто  ного тока и компенсирующа  обмотка, расположенна  в статорной части nepe дающего токосъемника, причем концы неподвижной и начало компенсирующей обмоток соединены с общим проводом, а начало неподвижной обмотки подключено к входу дополнительного усилител  посто нного тока, выход кото рого соединен с входом регистрирующего блока и концом компенсирующей обмотки, при этом перва  и втора подвижные обмотки соединены последовательно с тензорезистором и образую замкнутый контур. На чертеже приведена блок-схема устройства, Устройство дл  измерени  динамиче . ких параметров элементов вращающихс  объектов содержит питающий токосъемник 1 трансформаторного типа, содерж щий первичную оЬмотку 2, обмотку 3 обратной св зи; первую подвижную обмотку 4, неинвертирующнй усилитель. 5 посто нного тока, генератор 6 пр моугольного напр жени , передающий ток съемник 7 трансформаторного типа, со держащий вторую Подвижную обмотку 8, неподвижную обмотку 9 и компенсирующую обмотку 10, тензорезистор 11, расположенный на вращающемс  объекте 12, второй неинвертирующий усилитель 13 посто нного тока и регистрирующий блок 14. Устройство дл  измерени  динамических параметров, элементов вращающихс  объектов работает следующим образом. Генератор б пр моугольного напр жени , нагруженный на первичную обмо ку 2, вызывает в ней ток. Обмотки 2 ИЗ, намотаны бифил рно, имеют равно число витков, а соответственно, и индуктив.ности. В св зи с этим напр жение обратной св зи, подаваемое на вход усилител  5 посто нного тока, всегда равно падению напр жени  на распределенном активном сопротивлении первичной обмотки 2. Усилитель 5 посто нного тока имеет единичный коэффициент усилени  по напр жений. Следовательно, напр жение на его вы/ходе равно входному, и в контуре, . образованном генератором 6 пр моугольного напр жени , первичной обмот кой 2 и выходом усилител  5 посто нного тока, происходит взаимна  компенсаци  двух напр жений падени  напр жени  на распределенном активном сопротивлении первичной обмотки 2 и напр жени  на выходе усилител  5 посто нного тока. При достаточно малом внутреннем Сопротивлении генератора 6 пр моугольного напр жени  ток первичной обмотки 2 будет линейным в пределах каждого полупериода, а напр жение, индуктируемое в первой подвижной обмотке 4, будет повтор ть по форме напр жение генератора б пр моугольного напр жени . Длительность периода следовани  пр моугольного напр жени  выбираетс  заведомо больше длительности периода низшей граничной частоты контролируемого частотного диапазона динамического параметра. Электрический ток, возникающий в контуре, образов анном первой и второй подвижными обмотками 4, 8 и тензорезистором 11, индуктирует напр жение в неподвижной обмотке 9, кото- рое поступает на вход второго неинвертирующего усилител  13 посто нного тока, имеющего коэффициент усилени  значительно больший единицы.- Напр жение ,возникающее на выходе усилител  13 посто нного тока, вызывает ток в компенсирующей обмотке 10. При указанной разметке концов обмоток 9 и 10 магнитный поток, создаваемый током в компенсирующей обмотке 10, направлен встречно магнитному потоку, создаваемому током во второй подвижной обмотке 8, и при достаточно большом коэффициенте усилени  по напр жению усилител  13 посто нного тока, происходит практически полна  взаимна  компенсаци  этих потоков. Напр жение же на выходе усилител  13 посто нного тока точно повтор ет по форме напр жение на зажимах второй подвижной обмотки 8, т.е.  вл етс  пр моугольным. Воздействие контролируемого динамического параметра на тензорезистор 11 вызывает модул цию протекающего lio нему тока. Этот ток протекает по второй подвижной обмотке 8 и описанным способом вызывает по вление сигнала на выходе усилител  13 посто нного .тока, который затем поступает на регистрирующее устройство. Передающий токосъемник 7 и усилитель 13 посто нного тока образует схему дл  гальванической разв зки. электрических цепей, способную осуществл ть неискажающую передачу электрических сигналов через трансформаторную цепь.

Применение схемы дл  гальванической разв зки обусловлено следующей причиной. Ток, протекающий по тензорезистору 11 и второй подвижной обмотке 8, имеет пр моугольную форму. Поэтому если в качестве передающего токосъемника 7 использовать обычный трансформатор с подвизкной и неподвижной обмотками, то во вторичной цепи будет наблюдатьс  интенсивный переходный процесс, вызываемый скачкообразным изменением направлени  Тока во второй подвижной обмотке 8. Длительность этого процесса может бь1ть соизмеримой с длительностью Периода пр моугольного напр жени , действующего в измерительной цепи. Это обсто тельство не позвол ет эффективно выделить полезный сигнал на выходе передающего токосъемника 7. Применение же схемы дл  гальванической разв зки обеспечивает неискажак цую передачу электрических сигналов из первичной во вторичную цепь трансформатора.

Кроме того, предлагаема  схема позвол ет свести практически к нулю значение индуктивности второй подвижной обмотки 8, чем обеспечиваетс  более широкий частотный диапазон

измерени  по сравнению с известнЫм устройством.

Отсутствие в устройстве тензометрического моста в значительной степени упрощает его эксплуатацию, так как не требуетс  размещени  на вращающемс  объекте недеформируемых тензорезисторов..Это обсто тельство тем существенней, чем меньше габариты вращающегос  объекта и сложнее его внутренние тепловые процессы. Особое преимущество устройство имеет в случае многоканального варианта. Кроме этого, отсутствие недеформируемых тензорезисторов снижает уровень помех в измерительном тракте, а. следовательно , повышает точность измерени . Уменьшение в четыре раза количества тензорезисторов и в два раза количества соединительных проводов, располагаемых на вращающемс  объекте , значительно повышает надежность функционировани  устройства.

Верхн   граница температурного диапазона применени  устройства ограничена точкой Кюри материала магнитопровода токосъемника и может достигать 300-400 0.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее усилитель постоянного тока, генератор, тензорезистор, регистрирующий блок, питающий токосъемник трансформаторного типа, содержащий подвижную обмотку, а также первичную обмотку и обмотку обратной связи, первые выводы, которых соединены между собой, конец первичной обмотки соединен с общим проводом, а конец обмотки обратной связи соединен с входом усилителя постоянного тока, к выходу которого подключен генератор, выход которого соединен с объединенными выводами первичной обмотки и обмотки обратней связи, передающий токосъемник трансформаторного типа, содержащий вторую подвижную и неподвижную обмотки, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности в него введены дополнительный усилитель постоянного тока и компенсирующая обмотка, расположенная в статорной части передающего токосъемника, причем конец неподвижной и | начало компенсирующей обмоток сое- У динены с общим проводом, а начало Pj неподвижной обмотки подключено к К входу дополнительного усилителя по- I стоянного тока, выход которого соеди-g нен с входом регистрирующего блока и концом компенсирующей обмотки, при этом первая и вторая подвижные обмотки соединены последовательно с тензорезистором и образуют замкнутый контур.

   >