SU974172A1 - Устройство дл измерени величины и угла дисбаланса изделий - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в технологии машино- и агрегатостроени  дл  дина шческой балансировки вращающихс  изделий, таких как роторные турбины, генераторы, электродвигатели и т.д.

Известно устройство дл  измерени  величины и угла дисбаланса изделий, содержащее вибродатчик,два канала измерени  ортогональных составл ющих дисбёшанса, выполненных каждый в виде последовательно соединенных .аналоговых умножител , св занного выходом с вибродатчиком, и интегратора , сумматор, св занные с ним регистратор величины дисбаланса и блок измерени  угла дисбаланса, а также последовательно соединенные датчик опорного сигнала и формирователь ортогональных опорных сигналов, выходы которого св заны со згорамк входами аналоговых ножителей и блока измерени  угла дисбаланса, а входы сумматора подключены к выХОДЕ1М аналоговых интеграторов 1 .

Недостатком устройства  вл етс  пониженна  точность измерени  величины угла дисбашанса, св занна  с погрешност ми нелинейных преобразований в сумматоре и блоке измерени  угла дисбаланса.v

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  величины и угла дисбаланса изделий, содержсццее вибродатчик, соединенный с ним масштабно-временной преобразователь , два канала измерени  ортогональных составл ющих да1сбаланса,

10 каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных аналоговых умножител , св занного с выходом масштабно-временного преобразовател , и интегратора, сумматора, регистратор величины дасбаланоа,

блок измерени  угла дисбаланса, датчик опорного сигнала и св занный с ним формирователь ортогональных опорных сигналов, выходы которого св за20 ны с ВТОР1ЯЛИ входс1ми анёшоговых умножителей 2. .

Каждый канал измерени  ортогональных составл ющих дисбсшанса содержит также второй умножитель, входы

25 которогосв заны с выходом аналогового интегратора и соответствующим выходом формировател  ортогональных опорных сигналов, а выход - со входом сумматора, выход сумматора под30 ключен ко входам измерител  величины дисбаланса и блока измерени  угла дисбаланса, а второй вход последнего св зан с одним из выходов формировател  ортогональных опорных сигналов Примен ема  в данном устройстве схема преобразовани  сигналов, пропорциональных ортогональным составл ющим дисбаланса, в сигнал, пропорциональный величине и углу дисбаланс ( Имеет следующие недостатки, снижающие точность и производительность ба лансировки: имеет место погрешность измерени  величины дисбаланса вноси ма  зависимостью величины ортогональ ных составл ющих сигнала дисбаланса Ux и и от амплитуды U опорного. сигнала, вырабатываемого формирователем ортогональных опорных сигналов имеет место погрешность, вносима  самими аналоговыми умножител ми из за зависимости их коэффициентов передачи К от температуры, амплитуды входных сигналов и других параметров большое врем  измерений, особенно при балансировке на низких частотах вращени , определ емое необходимыми посто нными времени измерител  величины дисбаланса и, в особенности , аналогового интегратора, производ щего усреднение при измерении сдвига угла. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и производительности балансировки. Поставленна  цель достигаетс  те что дл  измерени  величины и угла дисбаланса изделий устройство, содержащее вибродатчик, соединенный с ним масштабно-временной преобразователь , два канала измерени  ортого нальных составл ющих дисбаланса, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных аналого вых умножител , св занного с выходом масштабно-временного преобразовател  и интегратора, суммаюр, регистратор величиньа дисбаланса, блок измерени  угла дисбаланса, датчик опорного сигнала и св занный с ним формирователь ортогональных опорных сигналов, выходы которого св заны с вторыми входами аналоговых умножителей , снабжено последовательно соединенными импульсным генератором, делителем частоты и дешифратором, фильтром нижних частот, вход которого св зан с выходом сумматора, а йыход подключен к регистратору, величины дисбаланса и первому входу блока измерени  угла дисбаланса, второй вход которого св зан с первы выходом дешифратора, а третий - с выходом импульсного генератора, а каждый канал измерени  ортогональны составл ющих дисбалансадополнитель но снабжен подключенным к выходу ин тегратора аналоговым инвертором и двум  аналоговыми ключами, сигнальные входы которых.подключены к выодам инвертора и интегратора, управл ющие входы объединены вместе и св заны с соответствующим выходом дешифратора, а выход соединен с входом сумматора. На чертеже приведена структурна  схема устройства. Устройство содержит вибродатчик 1, соединенный с ним масштабно-временной преобразователь 2, два канала 3 и 4 измерени  ортогональных составл ющих дисбаланса, выполненные каждый , в виде последовательно соединенных аналоговых умножителей 5 и б, св занных входом с выходом масштабно-временного преобразовател  2, интеграторов 7 и 8, инверторов 9 и 10, и ключей 11 и 12, а также вторых аналоговых ключей 13 и 14 св занных сигнальными входами с выходами интегра ,торов 7 и 8 соответственно, а выходами - с выходами первых ключей 11 и 12 соответственно, датчик 15 опорного сигнала, св занный с ним формирователь 16 ортогональных опорных сигналов, выходы которого св заны со вторыми входами аналоговых умножителей 5 и б,, последовательно соединенные сумматор 17, фильтр 18 низких частот и регистратор 19 величины дисбаланса, последовательно соединенные импульсный генератор 20, делитель 21 частоты и дешифратор 22, выходы которого соответственно подключены к объединенным вместе управл ющим входам ключей 11 и 13, 12 и 14, причем выходы последних св заны со входами сумматора 17. Устройство содержит также блок 23 измерени  угла дисбаланса, выполненный в виде последовательно соединенных ограничител  24, RS-триггера 25, ключа 26, счетчика 27 импульсов и цифрового индикатора 28 угла, вход ограничител  св зан с выходом фильтра 18 нижних частот, второй вход RS-триггера 25 - с первым выходом дешифратора 22, сигнальный вход ключа 26 - с выходом импульсного генератора 20. Устройство работает следующим образом . Сигнал с вибродатчика 1 через масштабно-временной преобразователь 2 поступает на входы аналоговЕлх умножителей 5 и 6, каналов 3 и 4 измерени  ортогональных составл ющих дисбаланса. На другие входы зтих умножителей 5 и 6 поступают сигналы с формировател  16 ортогональных сигналов , сдвинутые друг относительно друга на угол /2 и с частотой, равной частоте вращени  балансируемого издели . На вход формировател  16 поступает сигнал с импульсного датчика опорного сигнала 15, вырабатывающего один импульс за один оборот балансируемого издели . К выходам умножителей 5 и 6 подключены аналого вые интеграторы 7 и 8, которые вырабатывают посто нные напр жени  про порциональные синфазной и квадратурной составл ющим вектора дисбаланса, т.е. соответственно Uj и U(. K AoCOS /, где К - коэффициент передачи аналоговых умножителей; АО - величина дисбаланса; tf - фазовый сдвиг между вектором дисбаланса и импульсом, вырабатываемым датчиком 15 опорного сигнала, К выходам интеграторов 7 и 8 подключены аналоговые инверторы 9 и 10, представл ющие собой усилители с коэффициентами передачи равными 1. Таким образом, на выходах инверто ров 9 и 10 образуютс  посто нные напр жени  - Ug и -U. Входы аналогового сумматора 17, имеющего коэффициент передачи, равный единице, с помощью ключей 11 и 13, 12и 14 могу подключатьс  либо на выходы интеграт ров 7 и 8, либо на выходы инверторов 9 и 10. Ключи 11-14 управл ютс  пр моугольными импульсами типа меандр, сдвинутыми по фазе друг относительно друга на 1/4 периода и с частотой u) Эти импульсы вырабатываютс  дешифра .тором 22, подключенным к делителю 21 частоты с коэффициентом делени  равным 360. Делитель 21 частоты управл  етс  импульсным генератором 20, кото рый вырабатывает сигналы с фиксированной частотой и)2-360ю. Дл  увеличени  быстродействи  частота выбираетс  достаточно высокой и не зависит от частоты вращени  баЛансиРУемого издели . Ключи 11 и.13, 12 и 14 переключают входы сумматора 17 таким образом, что на один вход подаетс  напр жение в течение времени О f tfi и -U в те Т чение времени - t а на второй Т . . 3, течение времени т t тТ вход - и. + Uc. в течение времени - и t . Т, где Т Таким образом , на входы сумматора 17 поступают двупол рные пр моугольные импульсы типа меандр, сдвинутые друг относительно друга на четверть периода и имеющие одинаковые положительные амплитуды. Известно, что такие импульсы содержат кроме основной гармоники с частотой w только нечетные гармоники .. Разложение в р д Фурье импульсов, поступающих на первый вход сумматора 17, показывает, что спектр состоит из составл ющих SinuJ t + 00 t, + d - sin rou),t, тг5 m где m 3, 5, 7... Т.е. имеетс  гармонический сигнал с частотой и амплитудой UQ j Аналогично на втором входе сумматора 17спектр имеет вид .5и,,..,„,,, в сумматоре 17 происходит векторное сложение составл ющих всех присутствующих гармоник. Спектр сигнала на выходе сумматора 17 имеет вид со (J .U2:UjjSin( + t/)+Ii: - 9intn(i4,, о К выходу сумматора 17 подключен Ф ильтр 18 нижних частот с частотой среза 10, фильтрующий все высшие гармоники. На выходе фильтра нижних частот образуетс  чисто синусоидальное напр жение U{t) ( IV)- К АО 9in( , где К 0:,707 К,. Таким образом, на выходе фильтра 18 нижних частот образуетс  переменное напр жение с частотой ы, амплитудой , пропорциональной величине дисбаланса , и сдвигом фазы, равным сдвигу фазы между вектором дисбаланса и опорным импульсом, вырабатываемым датчиком 15 опорного сигнала. Регистратор 19 величины дисбаланса регистрирует амплитудное значение Ug. Измерение угла дисбаланса проис .ходит следующим образом. К выходу фильтра 18 нижних частот подключен ограничитель 24, который преобразует синусоидальный сигнал в пр моугольные импульсы с фазой, соответствующей переходу переменного напр жени  через нуль. Эти импульсы поступают на S - вход RS - триггера 25. На R - вход этого триггера 25 поступают импульсы с дешифратора 21, управл ющие ключами 11 и 13. Выход RS триггера 25 также управл ет ключом 26, который.открываетс  при приходе переднего фронта импульса с дешифратора 22 и закрываетс  при приходе переднего фронта импульса с ограничител  24. Таким образом, врем  открывани  ключа 26.пропорционально углу дисбаланса ерез ключ 26 импульсы с. импульсного генератора 20, работающего с часто

Claims (2)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения величины и угла'дисбаланса изделий, содержащее вибродатчик, соединенный с ним масштабно-временной преобразователь, два канала измерения ортогональных составляющих дисбаланса, каждый из которых выполнен в Виде последовательно соединенных аналоговых умножителя, связанного с выходом масштабно-временного преобразователя и интегратора, сумматор, регистратор величины дисбаланса, блок измерения угла дисбаланса, датчик опорного сигнала и связанный с ним формирова_ тель ортогональных опорных сигналов, 5 выхода которого связаны с вторыми входами аналоговых умножителей, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности, оно снабжено последова10 тельно соединенными импульсным генератором, делителем частоты и дешифратором, фильтром нижних частот, вход которого связан с выходом сумматора, а выход подключен к регист15 ратору величины дисбаланса и первому входу блока измерения угла дисбаланса, второй вход которого связан с первым выходом дешифратора, а третий - с выходом импульсного генера20 тора, а каждый канал измерения ортогональных составляющих дисбаланса дополнительно снабжен подключенньм к выходу генератора аналогов»®! инвертором и двумя аналоговыми ключами, 25 сигнальные входы которых подключены к выходам инвертора и интегратора, 'управляющие входы объединены вместе и связаны с соответствующим выходом дешифратора, а выход соединен с входом сумматора.

   ³⁰ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

   1. Hermann BrunnengrAber, Peter Drust, Meiverfahren in der-Auswucht— technik, Hofmann Info № 2. Проспект ³⁵ фирмы ’’Gebr. Hofmann GmbH¹’, ФРГ, 1979, c. 9. ’
2. 2. Патент США, № 4.004.464, кл. G 01 Μ 1/22, 1977 (прототип).

   ВНИИПИ Заказ 8682/57 Тираж 887 Подписное

   Филиал ППП Патент, г.Ужгород; ул.Проектная,4