Устройство для измерения скоростей вращения валов двигателей

Устройство для измерения скоростей вращения валов двигателей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ ВАЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ, содержащее последовательно соединенные приемопередающую антенну, генератор сверхвысокочастотного монохроматического сигнала, смеситель, соединенный вторым входом с антенной , фильтр и усилитель, а также частотомер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения скоростей вращения валов , имеющих периодическую структуру, в устройство дополнительно введены цепь фазовой автоподстройки Частоты, состоящая из фазового детектора , фильтра нижних частот,управляемого генератора опорного напряжени .я и делителя частоты, выход которого подключен к входу фазового детектора, а также блок ввода коэффициента деления, звуковой индикатор .и соединенные последовательно фазовращатель , с1.лхрОгЖый детектор и индикатор уровня отфильтрованной гармоники, при этом блок ввода коэффициента деления подключен к входу § частотомера, другой вход которого соКЛ единен с выходом управляемого генератора опорного напряжения, а выход усилителя соединен с входом звукового индикатора и вторыми входами фавового и синхронного детекторов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 2 А

951) 4 01 Р 3 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -МТВД

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 2955721/18-23 (22) 09.07.80 (46) 30 ° 09.83. Бюл, Р 36 (72) Т.И.Щеломенцев, В.A.Êîíñòàíòèнов, A.М.Боглов, Ф.Ф.Братский, В. A.Щербатюк и В. П. Долгов (53) 531.77:621,396.969(088.8), (56) 1.Патент CIIIA )) 3815426, кл. 33-488, опублик. 1974.

? . Патент ФРГ Р 2551832 кл. G 01 P 3/48, опублик. 1978.

3.1ЕЕЕ Trans,Ynd Electron and

contr 1 nstrumр1977, т.24, Р 1, с. 141-143 (прототип) (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ ВАЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ, содержащее последовательно соединенные приемопередающую антенну, генератор сверхвысокочастотного монохроматического сигнала, смеситель, соединенный вторым входом с антенной, фильтр и усилитель, а также частотомер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения скоростей вращения валов, имеющих периодическую структуру, в устройство дополнительно введены цепь фазовой автоподстройкн частоты, состоящая из фазового детектора, фильтра нижних частот,управляемого генератора опорного напряжения и делителя частоты, выход которого подключен к входу фазового детектора, а также блок ввода коэффициента деления, звуковой индикатор и соединенные последовательно фазовращатель, cq.ëõpoнный детектор и индикатор уровня отфильтрованной гармоники, при этом блок ввода коэффициента деления подключен к входу щ частотомера, другой вход которого соединен с выходом управляемого генератора опорного напряжения, а выход усилителя соединен с входом звуково го индикатора и вторыми входами фаеового и синхронного детекторов.

1 04512B

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения скоростей врашения валов различных агрегатов .

Известно устройство для измерения скоростей вращения валов, определяющее создаваемый при враШении уз <ополосный спектр звуковых частот:, Центральная частота спектра

1 рямо пропорциональна определяемой

;ксрости врашения вала (1) .

1О

Известно также устройство для аз .ерения --коростей вращения, содерх.ашее передатчик с регулируемой а;тотой и амплитудой,. Установленный ,,а враШающейся детали, излучение 15 котооого принимается антенной прием: —:и:-;а, установленного неподвижно»а определенном расстоянии от антенны пеj-" --датчика, путем выделения амплитуд,ой модуляции„излучения передата, обусловленной врашением детали, определяют частоту ее врашег -1 ни;- (2а °

Недостатками указанных устройств являются низкая точность иэмерен йя, сложность и-мерения скоростей вра.«ения труднодоступных валов., 1эвестно устройство для измерений Ko Ростей вращения валов двигателей, сэд:.=ржащее .приемопередающую антен:.- у с ;оответcтвенно подключенными ней генератором непрерывного из..:,,:=ения сзерхвысокочастотной энерги. и смесителем выходной сигнал нагoporo фильтруется, усиливается ., ез формирователь с регулируемым З порогом поступает на частотомер (3j .

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая точность измерения скоростей вргШения, обусловленная.тем, что 40 погрешность измерения скоростей вращения определяется погрешностью иэ—

""и рения частоты сигнала, состоящего из многих модулHpóþùèх составляющих, и не ;читывается распределение гар- 45 монин=па.х составляющих в спектре отраженного сигнала, что приводит к ошибкам измерения скоростей вращения в зависимости.от того, какая низко:;.с. -.,ная гармоника спектра отражен5Î ного сигнала имеет наибольший уро-. вень и насколько этот уровень превы.:.:=-,ет уровень остальных составляюших.

Цель из.:.бретения — повышение точпссти измерения скоростей враШения валов,. имевших периодическую структу р " „

Поставленная цель достигается т:м, что в устройство для измерения скоростей врашения валов двигателей, ссдержашее последовательно соединен-,6О иые приемопередающую антенну, генератор сверхвысокочастотного монохроматического сигнала, смеситель,соеиненный вторым входом с антенной„ фильтр и усилитель, а также частото- 65 мер, дополнительно введены цепь фазовой автоподстройки частоты, состоящая иэ фазового детектора, фильтра нижних частот, управляемого генератора опорного напряжения и делителя частоты, выход которого подключен к входу фазового детектора, а также блок ввода коэффициента деления, звуковой индикатор и соединенные последовательно фазовращатель, синхронный детектор и индикатор уровня отфильтрованной гармоники, при этом блок ввода коэффициента деления подключен к входу чаoTÎTQ— мера, другой вход которого соединен с выходом управляемого генератора опорного напряжения, а выход усилителя соединен с входом звукового индикатора и вторыми входами ф=.-ç-.ового и синхронного детекторов, На чертеже показана функциональ— ная схема предлагаемого устройства для измерения скоростей врашения.

Устройство для иэ ;ерения сксрос", тей врашения валов дь-;игателей остоит иэ приемопередающей антенны 1, генератора СВЧ энергии 2, смесителя 3, полосового перес:раиваемого фильтра 4, усилителя с АРУ 5,фаэо— вого детектора 6, синхронного детектора 7, фильтра 8 нижних частот, управляемого генератора 9 опорного напряжения, частотомера 10, блока 11 ввода коэффициента деления, делителя частоты нa п 12, фаэовраШателя на 90О 13, индикатора 14 уровня отфильтрованной гармоник "„ ïðåoápàçoвателя частота-напряжение 15 и звукового индикатора 16.

Устройство работает следующим образом, СВЧ энергия с выхода генератора 2 поступает в приемнопередающую антенну 1, которая излучает энергию в направлении вращающейся периодической структуры (вентилятор, турбина). Отраженный промодулированный сигнал принимается за антенну и поступает в смеситель 3, C выхода смесителя низкочастотный сигнаг. с гар— мониками, кратными частоте вращения, поступает на полосовой перестраиваемый фильтр 4, где происходит предварительная фильтрация сигнала, Полоса пропускания фильтра выбирается оператором в зависимости от ожидаемых скоростей вращения. С выход- полосового фильтра 4 сигнал поступает на усилитель с АРУ 5. С выхода усилителя с АРУ сигнал подается на звуковой индикатор 16„ фазовый 6 и синхронный 7 Детекторы, Звуковой индикатор необходим для того, чтобы оператор правильно выбрал дальность до измеряемого объекта по наличию и тональности звука. Так как смеситель является фаэовым детектором, то

104512В

ВНИИПИ Заказ 7 ул. уровень сигнала на выходе смесителя определяется соотношением фаэ опорного и .отраженного СВЧ сигнала (крутизной фазового детектора) и достаточная крутизна подбирается изменением дальности до измеряемого объекта по звуку в индикаторе.При малой крутизне фазового детектора б — смесителя 3 на входе усилителя с АРУ 5 уровень сигнала недостаточен для звуковой индикации. !

На .второй вход фазового детектора

6 через делитель на и 12 подается сигнал с выхода управляемого генератора 9 опорного напряжения. При совпадении частоты сигнала на выходе делителя на и с частотой одной иэ гармоник спектра отраженного сигнала происходит захват ее на сопровождение. При этом фазовый детектор 6 через фильтр 8 нижних частот управляет частотой генератора опорного напряжения так, что частота генератора в и раз больше частоты захваченной гармоники. Так как на второй вход синхронного детектора 7 подается опорный сигнал, сдвинутый по фазе на 90, то на его выходе в момент захвата одной из гармоник сигнала появляется постоянное напряжение, пропорциональное уровню захваченной гармоники в спектре всего сигнала. Индикатор 14 уровня отфильтрованной гармоники измеряет амплитуду сопровождаемой гармоники.

Филиал ППП "Патент", г, После захвата на автосопровождение показания частотомера соответст.— вуют числу f n,N, где n — постоянный коэффициент деления N — порядковый номер гармоники и для периодической структуры Н=-mk (k — количество лопаток турбины) .

И =пользование делителя на п позволяет подавать на частотомер сигнал с частотой в п раэ выше частоты измеряемой гармоники и„ следовательно, повысить точность иэ мерения. Блок ввода коэффициента деления позволяет привести показания частотомера к истинному значению ско 5 рости вращения„ для записи динамики изменения скорости вращения сигнал с выхода частотомера подается на преобразователь частота-напряжение.

y() Таким образом, по сравнению с прототипом погрешность измерения скороетей вращения уменьшается в m k n раз.

При этом учитывается распределение гармонических составляющих в спектре отраженного сигнала, что исключает ошибки в определении скоростей вращения в зависимости от уровней гармонических составляющих. Использование предлагаемого устройства для измерения скоростей вращения позволит бесконтактно измерять любые скорости вращения с высокой точностью в условиях любых температур и заменить большинство серийно выпускаеиях тахометров.