Устройство для измерения параметров вращающегося вала

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - обеспечение возможности одновременного измерения радиальных биений и угловой скорости вращения вала. Устройство содержит СВЧ-генератор 1, приемник 2, передающую антенну 3, приемную антенну 4, вращающийся вал 5, металлический диск 8 с зубьями, жестко закрепленный на валу 5, спектроанализатор 6, частотомер 7. Определенным образом подбираются и рассчитываются геометрические размеры диска 8 и его зубьев, что позволяет получить измеряемую частоту, кратную угловой скорости вращения вала 5. О величине биений вала 5 судят по соотношению гармоник спектра выходного сигнала, а угловую скорость вращения вала 5 и ее сигнальность определяют по частоте выходного сигнала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g1)g С.01 N 22/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 . (21) 4609963/24-09 . (22) 28.11.88 (46) 15. 12. 9 О. Бюл . № 46 (71) Институт радиофизики и электроники АН УССР (72) П.К.Нестеров и B.A.Ùåðáîâ (53) 621 317.39 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 896409, кл. G 01 В 15/04, 1982 °

Авторское свидетельство СССР № 1523976, кл. С 01 N 22/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения — обеспечение возможности одновременного измерения радиальных биений и угловой скорости вращеИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, Целью изобретения является обеспечение возможности одновременного измерения радиальных биений и угловой скорости вращения.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для измерения параметров вращающегося вала.

Устройство для измерения параметров вращающегося вала содержит СВЧгенератор 1, приемник 2, передающую антенну 3, приемную антенну 4, исследуемый вал 5, спектроанализатор

6, частотомер 7, металлический диск

8 с зубьями.

„„SU, 1613936 А1 ния вала. Устройство для измерения параметров вращающегося вала содержит СВЧ-генератор i приемник 2, передающую антенну 3, приемную антенну 4, вращающийся вал 5, металлический диск 8 с зубьями, жестко закрепJIcHHhL на валу 5, спектр оанализатор

6, частотомер 7. Опр еделенным образом подбираются и рассчитываются геометрические размеры диска 8 и его зубьев, что позволяет получить измеряемую частоту, кратную угловой скорости вращения вала 5. О величине биений вала 5 судят по соотношению гармоник спектра выходного сигнала, а угловую скорость вращения вала 5 и ее сигнальность определяют по частоте выходного "èãíàëà. l ил.

Устройство для измерения параметров вращающегося вала работает следующим образом.

СВЧ-волна с частотой f, излучаемая СВЧ-г енераторам 1, подводится к первому входу приемника 2 и в передающую антенну 3, которая облучает металлический диск 8 с зубьями, выполненными на его боковой поверхности. Металлический диск 8, жестко закреплен на валу 5 соосно с ним и вращается валом 5. При движении зубьев происходит изменение фазы отраженного сигнала, вследствие чего частота отраженного сигнала оказывается сдвинутой на величину F. При перемещении одного зуба относительно облучающего

1613936

N = 60 а/k, (1) Из соотношения целью обеспечения возможности

30аЯ(2««sin2 Ц«(ctg («" + ctgp) + N j

Я !! sin LI«cos g (2)

Ю принимая значение угла падения СВЧ- 5 чиваюш««м высокую точность измерений. излучения g удобным для изготовления В случае изготовления диска устройустройства (обычно «:! равно 45 ) и о ства в соответствии с указанными трезадаваясь углом наклона грани зуба(р бованиями эта частота оказывается и углом при вершине зуба р по извест- кратной угловой скорости вращения ным а, и N определяют диаметр >О диска с известным коэффициентом диска D, либо задаваясь D и pj, нахо- кратности, что дает возможность опредят угол наклона грани зуба Ч« . деления угловой скорости вращения

Определяют высоту зуба h и рас- с достаточно высокой точностью. Так, стояние Ь от оси диска до оси пучка например, в случае выбора коэффициСВЧ-излучения ента кратности а = !0 частотомер

35 дает прямые пока зания знач ения угл овой скорости вращения, Ь

Фор мула изобретения (4) 40

>5 луча изменение расстояния от генератора до приемника, происходящее при перемещении зубьев, равно разности хода лучей, отраженных от осед:.их зубьев. О« раженный сигнал с час5 тотой f + F принимается приемной ан-! тенной 4. и подводится ко второму входу приемника 2. На выходе приемника 2, представляющего собой смесительный детектор, выделяется сигнал с частотой, равной частоте сдвига F.

Этот сигнал поступает на вход частотомера 7, который может быть выполнен цифровым, и на вход спектроанализатора 6. О величине биений вала судят по соотношению гармоник спектра в ыходного сигнала, а угловую скорость вращения вала и ее стабильность определяют по частоте выходного сигнала С

Параметры 1, не измеряются при работ е устр ойства, а сбесп ечи ваются при его изготовлении. Так, например, необходимый угол наклона. грани зуба (и угол при вершине зуба Р обеспечиваются соответствующей заточкой дисковой фрезы и необходимой установкой ее относительно диска. Необходимый угол падения СВЧ-излучения на плоскость зуба 9 обеспечивается соответствующим взаимным расположением передающей и приемной антенн относительно диска.

Таким образом в процессе работы устройства для определения угловой скор ости вр ащ ения вала измеря ют лишь частоту преобразованного сигнала.

Это измерение лучше всего производить цифровым частотомером, обеспеодновременного измерения радиальных биений и угловой ск.рости вращения вала вводят частотомер, а зубья и диск выполняются о««ределе««««ым образом.

Геометрические размеры диска и

его зубьев определяются из соотношений в следующем порядке. Задаются любым целым числом k, т.е. 1 = 1, 2, 3, ... и т.д. Обычно k выбирают не более 4, чтобы не делать зубья сли«нком крупными. По заданному k u выбранному, удобному для пользователя, коэффициенту кратности а частоты сдвига Г и угловой скорости вращения вала п (обычно а = 10) определяют необходимое кол «чество зубьев диска

N иэ соотношения

Устройство для измерения параметров вращающегося вала, содержащее

СВЧ-генератор, соединенный с передающей антенной, приемную антенну, между которыми расположен исследуемый вал, на котором жестко закреплен металлический диск с зубьями, приемник, один вход которого соединен с выходом СВЧ вЂ” генератора, другой — с приемной ант енной, и сп ектр оанали затор, вход которого соединен с выходом приемника, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного измерения радиапьных биений и угловой скорости вращения, введен частотомер, вход которого соединен с выходом приемника, причем количество зубьев металличес— кого диска N диаметр диска D, высо1613936

D 61ПЯ

2 где а иаэс

5 h

Составитель А.Михайлова

Редактор Т.Парфенова Техред JI.0,ä äö tK . Корректор, Т.Малец

Заказ 3889 Тираж 487 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 та зуба h и расстояние Ь от оси металлического диска до оси пучка СВЧизлучения, облучающего металлический диск, определяются по формулам

N =60 а/k;

ЗОа А(2 и sin2 lg (ctg1Ð+ ctgp) + 4

s1T1 (cos 6

30а Ъ sin(g (ctg Ч + c "Г 8) ° 10

v сов 6 целые числа, — длина волны СВЧ-излучения, — угол наклона грани зуба, — угол п.ри вершине зуба, — угол падения СВЧ-излучения на плоскость зуба °