Устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте

Заявленное изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении динамической составляющей вибронапряжений и температуры на вращающемся объекте. Устройство содержит: первичные преобразователи, селектор каналов, управляемый усилитель, источник тока, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, блок питания, подвижный и неподвижный приемопередатчики, цифроаналоговый преобразователь, микроконтроллер, преобразователь интерфейса и персональный компьютер. Техническим результатом изобретения является расширение допустимого диапазона изменения сопротивления тензорезисторов. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении динамической составляющей вибронапряжений и температуры на вращающемся объекте.

Известно устройство для измерения параметров на вращающемся объекте, содержит источник питания, измерительный преобразователь, соединенный с усилителем и светодиодами, расположенными на поверхности объекта [1].

Недостатком известного устройства является низкая точность, так как считывание информации осуществляется оператором путем подсчета колец, образованных вращающимися диодами, расположенными по одной линии на поверхности объекта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения параметров на вращающемся объекте, содержащее закрепленные на различных элементах конструкции ротора первичные преобразователи, усилитель, селектор, микроконтроллер с блоком питания, подвижный и неподвижный приемопередатчики и персональный компьютер, связанный при помощи преобразователя интерфейса с неподвижным приемопередатчиком [2]. Данное устройство принято заявителем в качестве прототипа.

Недостатком известного устройства является узкий допустимый диапазон изменения номинального значения сопротивления первичных преобразователей (тензорезисторов) из-за возникновения перегрузки входных усилителей при дрейфе номинального сопротивления, так как тяжелые виброакустические условия работы устройства не позволяют прибегать к емкостной развязке непосредственно во входных цепях. Этим резко ограничивается как гамма используемых тензорезисторов, так и рабочий диапазон температуры, тогда как существует практическая необходимость выполнения измерений динамических деформаций при изменении температуры тензорезисторов, достигающей 1000°С.

Техническим результатом изобретения является расширение допустимого диапазона изменения сопротивления тензорезисторов, в частности, делающее возможным выполнение измерения в широком диапазоне рабочей температуры объекта испытаний.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте, содержащее закрепленные на различных элементах конструкции ротора первичные преобразователи, усилитель, селектор, микроконтроллер с блоком питания, подвижный и неподвижный приемопередатчики и персональный компьютер, связанный при помощи преобразователя интерфейса с неподвижным приемопередатчиком, снабжено цифроаналоговым преобразователем, последовательно подключенным к управляемому усилителю и микроконтроллеру, а селектор непосредственно подсоединен к первичному преобразователю и управляемому усилителю.

Новым в изобретении является то, что устройство снабжено цифроаналоговым преобразователем, последовательно подключенным к управляемому усилителю и микроконтроллеру, а селектор непосредственно подсоединен к первичному преобразователю и управляемому усилителю.

Сущность данного изобретения поясняется чертежом, где изображена схема устройства для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте.

Устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте содержит первичные преобразователи (тензорезисторы) 1, закрепленные на различных элементах конструкции ротора, усилитель 4, селектор 2, микроконтроллер 9 с блоком питания 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, подвижный и неподвижный инфракрасные приемопередатчики 10 и 11, персональный компьютер 13, связанный при помощи преобразователя интерфейса 12 с неподвижным приемопередатчиком 11. Между усилителем 4 и аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 7 размещен фильтр нижних частот 5. Устройство снабжено цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 6, последовательно подключенным к управляемому усилителю 4 и микроконтроллеру 9, а селектор 2 непосредственно подключен к первичному преобразователю 1 и управляемому усилителю 4.

Устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте работает следующим образом. Селектор 2 выбирает измерительный канал. При изменении сопротивления тензорезистора 1 выбранного канала пропорционально изменяется напряжение на выходе источника тока 3. Напряжение с выхода источника тока 3 усиливается управляемым усилителем 4, рабочая точка которого определяется напряжением на выходе (ЦАП) 6. Сигнал с управляемого усилителя 4 проходит через фильтр нижних частот 5 преобразуется АЦП 7 в цифровой код, и отсчеты аналого-цифрового преобразования поступают в микроконтроллер 9.

Микроконтроллер 9 с помощью инфракрасного приемопередатчика 10 выполняет пересылку отсчетов АЦП 7 на неподвижную часть устройства, после чего они через преобразователь интерфейса 12 поступают в персональный компьютер 13. Одновременно микроконтроллер 9 производит контроль потока данных. При обнаружении асимметрии сигнала микроконтроллер 9 вычисляет значение поправки для рабочей точки управляемого усилителя 4 и подстраивает сигнал на выходе ЦАП 6, что обеспечивает поддержание рабочей точки управляемого усилителя 4 вблизи уровня постоянной составляющей выходного сигнала тензорезисторов 1 в широком диапазоне изменения сопротивления тензорезистора.

Так как значение, установленное в ЦАП 6, является величиной, пропорциональной значению постоянной составляющей сопротивления тензорезисторов 1, оно может быть использовано для вычисления компенсации дрейфа масштаба выходного сигнала при изменении сопротивления тензорезистора вследствие изменения рабочей температуры.

Использование данного изобретения позволит расширить номенклатуру тензорезисторов и делает возможным выполнение измерений в широком диапазоне рабочих температур объекта испытаний.

Источники информации

1. А.с. СССР №773432, кл. G01D 5/12, 1979 г. - аналог.

2. Патент РФ №2280240, кл. G01D 5/12, 2006 г. - прототип.

Устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте, содержащее закрепленные на различных элементах конструкции ротора первичные преобразователи, усилитель, селектор, микроконтроллер с блоком питания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), подвижный и неподвижный инфракрасные приемопередатчики, персональный компьютер, связанный при помощи преобразователя интерфейса с неподвижным приемопередатчиком, отличающееся тем, что селектор непосредственно подсоединен к первичным преобразователям с возможностью выбора измерительного канала и усилителю, выполненному управляемым, подключенному к источнику тока для усиления с него напряжения, усилитель через фильтр нижних частот подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), устройство для измерения динамических деформаций на вращающемся объекте дополнительно снабжено цифроаналоговым преобразователем (ЦАП), подключенным к микроконтроллеру и усилителю.