Устройство для измерения динамических параметров вращающихся объектов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее передающий токосъемник, дифференциальный усилитель , питающий токосъемник в виде трансформатора с тремя обмотками, вторичная обмотка предназначена для размещения на вращающемся объекте и соединена с диагональю питания мостовой схемы, обмотка обратной связи неподвижна и подключена на инвертирующий вход дифференциального усилителя, выход которого подключен к последовательно соединенным первичной обмотке и резистору, регулируемый источник прямоугольного напряжения, выход которого соединен с неинвертирукнцим входом дифференциального усилителя, источник опорного напряжения, блок Ьравнения, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с управляющим входом регулируемого источника прямоугольного напряжения, и сумматор, выход которого соединен с другим входом блока сравнения, а один вход - с общей точкой соединения первичной обмотки и резистора, отличающее-: с я тем, что, с целью повьппения точности , оно снабжено дополнительным дифференциальным усилителем, дополнительным питающим токосъемником в виде трансформатора с двумя обмотками, размещенным в одном (Л корпусе с основньм питающим токосъемникоми состоящим из обмотки обратной связи, соединенной с инвертирующим входом дополнительного дифференциального усилителя, выход которого подключен к соединенным последовательно первичной обмотке и ьд резистору, причем -неинвертирующий вход дополнительного дифференциального усилителя соединен с выОд ходом регулируемого источника прямо угольного напряжения, а общая точО ) ка соединения первичной обмотки и резистора - с вторым входом сумматора .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А (51)4 G 01 В 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3667154/25-28 (22) 29 11.83 (46) 30.12 8 .. Бюл. У 48 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) С.С. Торопов, В.Ф.Проценко, .А.В.Губин и И.Д.Денисов (53) 531.781.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 949334, кл. G Ol В 7/!8, 1982 °Авторское свидетельство СССР !! 1048304, кл. G 01 В 7/18, 1982.

:(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩА10!ЦИХСЯ

ОБЪЕКТОВ, содержащее передающий токосъемник, дифференциальный усилитель, питающий токосъемник в виде трансформатора с тремя обмотками, вторичная обмотка предназначена для размещения на вращающемся объекте и соединена с диагональю питания мос. товой схемы, обмотка обратной связи неподвижна и подключена на инвертирующий вход дифференциального усилителя, выход которого подключен к последовательно соединенным первичной обмотке и резистору, регулируемый источник прямоугольного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, источник. „„SU„„1201676 опорного напряжения, блок Ьравнения, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, а выход — с управляющим входом регулируемого источника прямоугольного напряжения, и сумматор, выход кото.рого соединен с другим входом блока сравнения, а один вход — с общей точкой соединения первичной обмотки и резистора, о. т л и ч а ю щ е е-. с я тем, что, с целью повьппения точности, оно снабжено дополнительным дифференциальным усилителем, дополнительным питающим токосъемником в виде трансформатора с двумя обмотками, размещенным в одном корпусе с основным питающим токосъемником и состоящим из обмотки обратной связи, соединенной с инвертирующим входом дополнительного дифференциального усилителя, выход которого подключен к соединенным последовательно первичной обмотке н резистору, причем неинвертирующий вход дополнительного дифференциального усилителя соединен с выходом регулируемого источника прямоугольного напряжения, а общая точка соединения первичной обмотки и резистора — с вторым входом сумматора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля динамических параметров вращающихся деталей машин.

Целью изобретения является повышение точности путем компенсации изменения токов потерь в условиях нестационарных темнератур.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для измерения динамических,параметров вращающихся объектов содержит передающий токосъемник 1; дифференциальный усилитель 2; питающий токосъемник 3 в виде трансформатора с тремя обмотками 4,5,6; вторичная обмотка 4 предназначена для размещения на вращающемся объекте и соединена с диагональю питания мостовой схемы 7; обмотка 5 неподвижна и подключена на инвертирующий вход дифференциального усилителя 2, выход которого .подключен к последовательно соединенным первичной обмотке 6 и резистору 8; регулируемый источник 9 прямоугольного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 2„ источник 10 опорного напряжения; блок 11 сравнения, один из входов которого соединен с источником 10 опорного напряжения» а выход — с управляющим входом регулируемого источника 9 прямоугольного напряжения; сумматор 12, выход которого соединен с другим входом блока ll сравнения, а один вход соединен с общей точкой соединения первичной обмотки 6 и резистора 8; дополнительный дифференциальный усилитель 13; дополнительный питающий т-.косъемник 14 в виде трансформатора размещенного в одном корпусе с пит".вцим токосъемником 3 и содержащеь-", оома:-ку 15 обратной связи, соединенную =. инвертирующим входом допол . нительног» дифференциального усилителя 13,и первичную обмотку 16,включен" ную на выход усилителя 13 н соединенную последовательно с резистором 17;причем неинвертируюшнй вход дополнительного дифференциального усилителя 13 соединен с выходом регулируемого ! источника 9 прямоугольного напряжения, а общая точка соединения первич»

0l 676 2 ной обмотки 16 и резистора 17 - с вторым входом сумматора 12. Устройство работает следующим об разом.

Прямоугольное напряжение, поступающее на неинвертирующие входы усилителей 2 и 13 от регулируемого ис точника 9 прямоугольного напряжения, вызывает токи i< и i в первичной

1О обмотке токосъемника 3 и в первичной обмотке токосъемника 14 ° Напря- жение взаимной индукции, возникающее на зажимах обмотки 5 обратной связи, сравнивается на входе усилителя 2, а напряжение на зажимах обмотки 15 сравнивается на входе. усилителя 13. Разностные сигналы поддерживают токи i 1 и i первичной обмотки 6 и 16. При достаточр0 но большом коэффициенте усиления по напряжению усилителей 2 и 13 разностные сигналы стремятся к нулю, а следовательно, напряжения, индуктируемые в обмотках 5 и 15, 25 приближаются по форме к прямоугольному. Такую же форму имеет и напряжение, индуктируемое во вторичной обмотке 4, которая сцеплена с тем же магнитным потоком, что и

З0 обмотка 5 обратной связи. Пря моугольное напряжение с вторичной обмотки 4 поступает на мостовую схе- му 7, которая в исходном состоянии сбалансирована. Воздействие контро:-лируемого динамического йараметра на мостовую схему 7 вызывает ее разбаланс. Ток разбаланса мостовой схемы 7 регистрируется с помощью передающего токосъемника 1.

Автоматическая система стабилизации тока мостовой схемы 7 работает следующим образом.

Ток il в первичной обмотке 6 составляет

° I

45 и где i — намагничивающнй ток об 1 мотки 6; .I — приведенный ток вторичной обмотки 4;

50 — ток потерь в магнитопроо воде токосъемника 3.

В пределах каждого полупериода прямоугольного напряжения намагничивающий ток изменяется по линейно55 му закону .LLl

i — — — * t п„ L где Я, — напряжение, индуктируемое во вторичной обмотке 4;

n t -" коэффициент трансформации, L. — индуктивность первичной ( обмотки 6

1 — время.

Напряжение, возникающее на зажи" мах резисторов 8, R,Ö t,

0 R 1, = -- — -+R (1 + i . )

8 nL .М

I где Ri - сопротивление резистора 8,,поступает на вход сумматора 12, на другой вход которого поступает напря жение U с резистора 17. Поскольку в токе i первичной обмотки 16 отсутствует составляющая тока нагруз:ки (вторичной обмотки нет), то

R U,4

0-13,,=Я, „,+К,,„,- +Я,;„, и> 3 2. где i< - ток первичной обмотки 16;

0 - напряжение, индуктируемое в обмотке 15 обратной связи; п — коэффициент трансформации; — индуктивность обмотки 361

1„ — ток потерь дополнительного токосъемника 14;

R — сопротивление резистора 17.

Это напряжение вычитается из нап,ряжения ц на входе сумматора 12.

Выходной сигнал íà его выходе равен и U„i

l3 U=R „+ — - — )<+g, р,- 1

>q4 611а и 2 Н3

При одинаковой конструкции токосъем-,. ников 3 и 14 можно с высокой точностью обеспечить равенства и й

U 0 г и, пг а при размещении токосъемников 3 и

14 в одном корпусе, что обуславливает для них равенство рабочих температур, справедливо равенство токов по ерь и, 1„г

1201676 4

Подобрав Й» = Кг, получаем

u U =К1.l

4 М

Это означает, что выходной сигнал сумматора 12 пропорционален с точностью до постоянного коэффициента току мостовой схемы 7 i< . Напряжение с выхода сумматора 12 посту10 пает на вход блока 11 сравнения, на другой вход которого поступает напряжение с источника 10 опорного напрж.",ения. Результат сравнения двух напряжений передается на управляющий вход регулируемого источника

9 прямоугольного напряжения, который обеспечивает такой уровень входного напряжения дифференциального усилителя 2, чтобы отклонение ,! тока 1 мостовой схемы 7 от номинального стремилось к нулю.

Таким образом, введение в устройство дополнительного дифференциального усилителя и дополнительного питающего токосъемника позволяет повысить точность измерения динамических параметров вращающихся объектов за счет компенсации изменения токов потерь с температурой.

Это дает возможность применить предлагаемое устройство в двигателестроении, энергетике и других областях техники, на объектах, где температура окружающей среды в месте установки устройства для измерения дина35 мических параметров вращающихся объектов существенно меняется в процессе измерений.

Кроме того, изобретение позволя40

:ет упростить реализацию многоканаль- . ного устройства для бесконтактного измерения параметров вращающих- ся объектов, т.е. компенсация изменения токов потерь с температурой в каждом канале может быть осуществ45 лена с помощью введенных в устройство дополнительного питающего токосъемника и дополнительного дифференциального усилителя, используемых для всех каналов.

)201676

Составитель В.Заикин

Техред З.Палий Корректор А.Тяско

Редакт )р H.Èâûäêàÿ

Филин.>r Г1ИП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7994/41 Тираж 650 Подписное

ВНИИ1И1 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5