Устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний

Устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОПЕРЕЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащее каналы измерения компонент вибрации по ocHOBHOt.iy и двум ортогональным Направлениям, каждый из ко торых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и вольтметр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности , вычислитель выполнен в виде подключенного к усилителю основного канала первого аналогового делителя, второй вход которого подключен к ис .точнику опорного напряжения, а выход - к управляюйщм входам согласующих усилителей двух других каналов, подключенных к последним, двух квадраторов , соединенных последовательно с их выходами вычислителя модуля, второго аналогового делителя, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя основного канала , третьего аналогового делителя, выходом подключенного к вольтметру, а вторым входом - к выходу первого j (Л аналогового делителя. оо о о ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1080050 А

3(59 G 01 М 7 00,/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3520685/18-28 (22) 29. 09. 82 (46) 15. 03. 84. Вюл. 9 10 (72) E. П. Корытко и В. И. Петрович (53) 620. 17Д. 53 (088. 8) (56) 1. ГОС 20844-75. Аппаратура виброизмерительная с пьезоэлектрическими виброизмерительными преобраз ователями. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОПЕРЕЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащее каналы измерения компонент вибрации по основному и двум ортогональным направлениям, каждый из ко». торых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и. согласующего усилителя, и подключенные.к выходам усилителей вычислитель и вольтметр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности, вычислитель выполнен в виде подключенного к усилителю основного канала первого аналогового делителя, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход — к управляющим входам согласующих усилителей двух других каналов, подключенных к последним, двух квадраторов, соединенных последовательно ,с их выходами вычислителя модуля, второго аналогового делителя, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя основного канала, третьего аналогового делителя, выходом подключенного к вольтметру,,р 2 а вторым входом — к выходу первого аналогового делителя.

10800." 0

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения параметров поперечных составляющих механических колебаний объектов, например виброустановок, и может Найти применение при испытаниях на вибрацию.

Известно устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний, содержащее каналы измерения компонент вибрации па основному и двум ортогональным направлениям, каждый из которых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и индикатор.

Один вибропреобразователь преобразует в электрический сигнал колебанкя объекта в основном (рабочем) направлении, например вертикальном (по оси Z}, а два других - поперечные составляющие колебаний в плоскости, перпендикулярной основному направлению колебаний, по двум взаимно перпендикулярным направлениям оси Х и Y . Каждый вибропреобразователь подключается через согласующий усилитель ко входу индикатора (вольтметра }. По результатам измерений составляющих колебаний по трем взаимно перпендикулярным направлениям рассчитывается с помощью вычислителя относительный коэффициент поперечных составляющих колебаний К, ис ходя из соотнсвюения

02+U2

K„= „1оо (A) к v

ЗО

40

О, U — напряжения, пропорциогде нальные значению параметра вибрации по поперечным взаимно перпендикулярным направлениям (осям X и У);

U - напряжение, пропорциональное значению параметра вибрации в основном направлении (оси 21, 50

В качестве вычислителя применяются различные средства для выполнения математических операций по приведенному соотношению (1).

Однако известное устройство обладает повышенной погрешностью определения значений К при снижении урови ня выходного сигнала по каналу Z u значительным изменением погрешности при переключении пределов измерения вольтметра, соизмеримым со значением 6О искомого коэффициента. Кроме того,» устройство вносит дополнительную погрешность определения К в случа5 ях, когда колеблющаяся точка объекта имеет в плоскости X — Y траекторию, 65 отличную от прямой. Так, для круговой тра ек тории, когда фаз овый сдвиг между составляющими по осям Х и Y. равен 90 о, погрешность достигает 41%.

Цель изобретения — повышение точности определения коэффициента Кп.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний, содержащее каналы измерения компонент вибрации по основному и двум ортогональ ным направлениям, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных вибропреобразователя и согласующего усилителя, и подключенные к выходам усилителей вычислитель и вольтметр, вычислитель выполнен в виде подключенного к усилителю основного канала первого аиалогового делителя, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход — к управляющим входам согласующих усилителей двух других каналов, подключенных к последним, двух квадраторов, соединенных последовательно с их выходами вы числителя модуля, второго аналогового делителя, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя основного канала,. третьего аналогового делителя, выходом подключенного к вольтметру, а вторым входом — к выходу первого аналогового делителя.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний содержит три канала измерения компонент вибрации по основному g и двум ортогональным направлениям Х и У, каждый из которых состоит нз последовательно соединенных вибропреобразователя

1 (X }, 2(У} и 3 (Z), согласующего усилителя 4 и 5 с регулируемыми коэффициентами передачи и согласующего усилителя б основного канала Z подключенного к их выходам вычислителя, вын в виде подключенного к усилителю б основного канала первого аналогового делителя 7, второй вход которого подключеи к источ- нику (не показан )i опорного напряжения, выход усилителя б подкдрчен к управляющим входам согласующих усилителей 4 и 5 каналов Х и Y соединенные с выходами согласующих усилителей 4 H 5 квадраторы 8 и 9, последовательно соединенные с их выходами вычислитель 10 модуля, второй аналоговый делитель 11, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя б основного канала, третий аналоговый делитель 12, выходом подключенный к вольтметру

1080050

Тираж 823; Подписное

ВНИИПИ Заказ 1327/44

Фил"ал ППП "Патент", г. ужгород, ул.Проектная, 4

13, а вторым входом — к выходу первого аналогового делителя 7. Вычислитель 10 модуля включает суммирующую схему 14, аналоговый сумматор

15, операционный усилитель 16 и цепь

17 обратной связи.

Устройство работает следующим образом.

На вибрирующем объекте (например, виброустановке) устанавливаются три вибропреобразователя, направления основной чувствительности которых располагаются по трем взаимно перпендикулярным осям. Вибропреобразователь 3 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный параметру колебания в основном направлении, а вибропреобраэователи 1 и 2 — в поперечных направлениях. Напряжение, вырабатываемое вибропреобразователем 3, усиливается в согласующем 20 усилителе 6 до значения

0 =К3 где 0 =В а

Кз — коэффициент передачи усилителя 6; 25

 — коэффициент преобразования

3 ви бропр еобраз оват еля 3; амплитуда вибрации (виброZ перемещение, виброскорость или виброускорение) в основ- ЗО ном направлении.

Напряжение 0 поступает на вход первого аналогового делителя 7, на второй вход которого поступает постоян- . ное напряжение U, а на выходе аналогового делителя 7 образуется о напряжение U в,, где ц — по3 стоя нное напряжение, з начени е которого равно максимально возможному ф) напряжению U .. Напряжения с вибропреобразователей 1 и 2 равны

0> 61 а» и 0 62 N- Элементы схемы выбираются таким образом, чтобы В =

=В =В8=В.-. Тогда )Х В ах у В Y 45

02 =802 . Напряжение вйбропреобразователей 1 и 2 поступает на входы согласующих усилителей 4 и 5 с регулируемым коэффициентом передачи, на вторые входы которых поступает напряжение U с выхода аналогового делителя 7. Коэффициенты передачи

% усилителей 4 и 5 выбраны таким обраU эом, чтобы при .11» -,1 1 было

К =K =K =К. При этом напряжение на

1,2 выходах усилителей 4 и 5 равно

0.,=М8а„О и U2=<8а 0 соответствен- но. Найряжейия U„ »1 0 поступают на аналоговые умножйтели (квадраторы)

8 и 9, выходы которых соединены с входами суммирующей схемы извлечения квадратного корня вычислителя 10 модуля, включающего аналоговый сумматор и операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен аналоговый умножитель, работающий в режиме возведения в квадрат (позицией на чертеже не показан). Таким образом, на выходе схемы вычислителя 10 мод ля вырабатывается напряжение 0 --»ВУ,6 а„+а... которое поступает на вход вr рого аналогового делителя 11, на второй вход;;. которого поступает напряжение с выхода согласующего усилителя 6 основного канала, на выходе делителя 11 вырабатывается напряжение,, U, U,„м +а

2 2

Х . 1

„U = — =

Z .5 ц а

При уменьшении о1, что приводит к уменьшению а» и а, увеличивается

О... т. е. U.х подцерживается постоян.ным в широких пределах измерений параметра вибрации по основному направлению колебаний. На выходе аналогового делителя .12 вы абатывается

2 напряжение Х у т. е. ц 6, „, 86(x 1 а

2 не зависит от К, и В. Напряжение

0861» измеряется вотАтметром 13, шкала которого проградуирована в з.начениях коэффициента К> поперечной составляющей колебаний (в процентах).

Так как устройство вычисляет модуль мгновенных значений напряжений, пропорциональных векторам вибрации в поперечных направлениях, то отсутствует дополнительная погрешность, вносимая за счет сдвига фазы между векторами вибрации в направлениях Х и Y

Использование предлагаемого устройства позволяет снизить погрешности определения коэффициента К, возникающие эа счет изменения значений составляющей колебаний по основному направлению, а также за счет изменения неучитываемого сдвига фазы между поперечными составляющими векторов по осям Х и .1, при этом значительно снижается трудоемкость и облегчается процедура определения коэффициента КП.