Устройство для диагностики технического состояния механизмов



Устройство для диагностики технического состояния механизмов
Устройство для диагностики технического состояния механизмов
Устройство для диагностики технического состояния механизмов
Устройство для диагностики технического состояния механизмов
Устройство для диагностики технического состояния механизмов
Устройство для диагностики технического состояния механизмов
Устройство для диагностики технического состояния механизмов
Устройство для диагностики технического состояния механизмов
Устройство для диагностики технического состояния механизмов
Устройство для диагностики технического состояния механизмов

Владельцы патента RU 2531474:

Турко Сергей Александрович (RU)
Стасенко Анастасия Сергеевна (RU)
Ребрик Александра Сергеевна (RU)
Турко Людмила Федоровна (RU)

Устройство для диагностики технического состояния механизмов относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния возвратно-поступательных механизмов и других механизмов циклического действия по их вибрационным характеристикам как в автомобильном, железнодорожном, авиационном, морском, речном и других видах транспорта, так и в различной механической технике. Достигаемый технический результат - повышение точности измерений и уменьшение времени, затрачиваемого на процесс диагностики технического состояния механизмов. Устройство содержит вибропреобразователь (1), фильтр (2), дискретизатор (3), трехвходовые умножители (4), анализатор (5) спектра, преобразователь (6) перемещений диагностируемого механизма, синхронизатор (7), 2n-канальный генератор (8) функций Уолша (где 2n - число функций Уолша, формируемых одновременно на его выходах), 2n-1-разрядный циклический регистр (9) сдвига, первый управляемый инвертор (10), второй управляемый инвертор (11), двухвходовый коммутатор (12) и элемент (13) односторонней проводимости. 1 табл., 8 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния возвратно-поступательных механизмов и других механизмов циклического действия по их вибрационным характеристикам как в автомобильном, железнодорожном, авиационном, морском, речном и других видах транспорта, так и в различной механической технике.

Известно устройство для диагностики механизмов циклического действия, содержащее последовательно соединенные датчик сигналов и усилитель, синхрогенератор, тракт управления, включающий блок выделения экстремума, схему запрета, вентиль и блок программного управления, выход которого соединен с управляющими входами схемы запрета и вентиля, выходы которых подключены к входам выделения экстремума, последовательно соединенного с синхрогенератором, выход которого подключен к одному из управляющих входов блока коммутации тракта распознавания сигналов, другой вход которого соединен с выходом усилителя, связанным со входами схемы запрета и вентиля, и тракт распознавания сигналов в виде последовательно соединенных блока коммутации, блока фильтров, блока нуль-органов и блока индикации (см. авторское свидетельство на изобретение №429288 по заявке на изобретение №1780615/18-10 от 03.05.1972, опубликовано 25.05.1974, кл. G01H 1/08).

Однако несмотря на использование в составе данного устройства тракта распознавания сигналов, оно обладает низкой точностью измерений и не позволяет сделать достоверный анализ технического состояния механизмов ввиду аналогового метода обработки амплитуды исследуемого диагностического сигнала без осуществления анализа всего его спектра с использованием цифровых методов обработки. Особую сложность для данного устройства представляет диагностика механизмов, имеющих диагностические сигналы с крутыми фронтами, вследствие недостаточно точной аппроксимации этих сигналов.

Известно также устройство для диагностирования технического состояния механизмов, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, фильтр, дискретизатор, умножитель, анализатор спектра, генератор функций Уолша, подключенный к второму входу умножителя, преобразователь перемещений контролируемого механизма и подключенный к нему синхронизатор, выход синхронизатора соединен с входом генератора функций Уолша (см. авторское свидетельство на изобретение №1472769 по заявке на изобретение №4177823/24-28 от 08.01.1987, опубликовано 15.04.1989, кл. G01H 1/08).

Однако данное устройство, несмотря на использование анализатора спектра и цифровых методов обработки исследуемого диагностического сигнала, обладает низкой точностью измерений и большим по длительности временем процесса диагностики технического состояния механизмов.

Низкая точность измерений обусловлена двумя факторами:

Во-первых, функции Уолша генерируются на единственном информационном выходе генератора функций Уолша, при этом они формируются последовательно друг за другом, и осуществляется анализ диагностических сигналов, относящихся к разным следующим друг за другом циклам работы возвратно-поступательных механизмов и других механизмов циклического действия, что приводит к разбросу их параметров. При этом спектральные коэффициенты соответствуют, по сути, разным диагностическим сигналам, снимаемым с исследуемого объекта, относящимся к разным циклам работы механизма.

Во-вторых, низкая точность обусловлена плохими корреляционными свойствами функций Уолша, а именно большими боковыми пиками функций автокорреляции сигналов Уолша, что приводит к возможной ошибке результатов измерений, выдаваемых анализатором спектра. Анализатор спектра может принять большой боковой пик функции автокорреляции сигнала Уолша за основной пик и выдать ошибочное значение спектрального коэффициента исследуемого диагностического сигнала. Необходимо, чтобы боковые пики автокорреляционных функций ортогональной системы сигналов, используемых в качестве базисных при анализе, были как можно меньше по величине.

В свою очередь, большое по длительности время процесса диагностики технического состояния механизмов при использовании известного устройства обусловлено тем, что это время анализа определяется суммарной длительностью всех N=2n функций Уолша (где n=1, 2, 3, 4, 5, 6, …,) при их последовательном формировании генератором функций Уолша.

Целью изобретения является повышение точности измерений и уменьшение времени, затрачиваемого на процесс диагностики технического состояния механизмов.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для диагностики технического состояния механизмов, содержащее вибропреобразователь, фильтр, дискретизатор, анализатор спектра, преобразователь перемещений диагностируемого механизма и синхронизатор, причем вибропреобразователь, фильтр и дискретизатор соединены последовательно, а выход преобразователя перемещений диагностируемого механизма подключен к входу синхронизатора, введены 2n трехвходовых умножителей, 2n-канальный генератор функций Уолша (где 2n - число функций Уолша, формируемых одновременно на его выходах), 2n-1-разрядный циклический регистр сдвига, первый управляемый инвертор, второй управляемый инвертор, двухвходовый коммутатор и элемент односторонней проводимости, причем выход синхронизатора подключен к входу запуска 2n-канального генератора функций Уолша, выходы трехвходовых умножителей подключены к входам анализатора спектра, выход дискретизатора подключен к первым входам всех трехвходовых умножителей, i-е информационные выходы 2n-1-канального генератора функций Уолша подключены к вторым входам i-х трехвходовых умножителей, третьи входы всех трехвходовых умножителей подключены к информационному выходу двухвходового коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу первого управляемого инвертора, а второй информационный вход подключен к выходу второго управляемого инвертора, управляющие входы инверторов подключены к выходу старшего разряда 2n-1-разрядного циклического регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к тактовому выходу 2n-канального генератора функций Уолша, второй информационный выход 2n-канального генератора функций Уолша подключен к входу элемента односторонней проводимости, выход которого соединен с управляющим входом двухвходового коммутатора, (2n-1-3)-й информационный выход 2n-канального генератора функций Уолша подключен к информационному входу первого управляемого инвертора, (2n-1+4)-й информационный выход 2n-канального генератора функций Уолша подключен к информационному входу второго управляемого инвертора, выход элемента односторонней проводимости подключен к управляющему входу двухвходового коммутатора.

Для выявления информативных параметров исследуемого диагностического сигнала, а именно его амплитуды, частоты, смещения, наклона, формы (выпуклая или вогнутая), смещения его центра и различных комбинаций указанных параметров, а также при анализе изменений этих параметров для выявления отклонений от нормы, в том числе и на ранних стадиях возникновения неисправностей в механизме, число точек дискретизации исследуемого сигнала должно быть не менее N=16, при объеме базисной системы функций также не менее 16 (см. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. - М.: Мир, 1983, т.2, с.85, а также Трахтман A.M., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. - М.: Советское радио, 1975, с.14-20.).

Выбор для использования устройством для диагностики технического состояния механизмов базисной системы функций с улучшенными автокорреляционными свойствами с целью повышения точности и достоверности оценки информативных параметров исследуемого диагностического сигнала и расширения возможности анализа большего разнообразия его форм должен быть основан на рациональном подходе, учитывающем следующие моменты.

1. Целесообразно выбирать ортогональный базис таким образом, чтобы каждая из базисных функций принимала сравнительно небольшое число значений, что упрощает реализацию всей системы диагностики (см. Карповский М.Г., Москалев Э.С. Спектральные методы анализа и синтеза дискретных устройств. - Л.: Энергия, 1973, стр.9, второй абзац сверху). То есть желательно, чтобы функции базисной системы имели два значения: +1 и -1.

2. Наряду с базисной системой функций Уолша иногда для спектрального анализа сигналов и спектральных методов оценки применяют и базисную систему функций Хаара (см. Карповский М.Г., Москалев Э.С. Спектральные методы анализа и синтеза дискретных устройств. - Л.: Энергия, 1973, стр.85, нижний абзац и стр.86, верхний абзац). Однако использование базиса Хаара не оправдано с точки зрения значительного роста объема памяти для хранения спектральных коэффициентов в связи с увеличением их числа. Это связано с тем, что каждый из коэффициентов разложения по Хаару не учитывает поведение функции (или исследуемого диагностического сигнала) на всем интервале задания (то есть на интервале исследования диагностического сигнала) (см. Карповский М.Г., Москалев Э.С. Спектральные методы анализа и синтеза дискретных устройств. - Л.: Энергия, 1973, стр.132, второй абзац сверху).

Таким образом, использование устройством для диагностики технического состояния механизмов в качестве другой базисной системы, альтернативной системе функций Уолша, совокупности функций Хаара с целью повышения точности и достоверности оценки информативных параметров диагностического сигнала и расширения возможности анализа большего разнообразия форм диагностического сигнала полностью исключается.

В качестве другой базисной системы, альтернативной системе функций Уолша, в предлагаемом устройстве для диагностики технического состояния механизмов используется базисная система функций Рида-Мюллера, представленная в нескольких источниках, например в книге Передача цифровой информации: Пер. с англ. / Под ред. Самойленко С.И. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963.

Свойства базисной системы функций Рида-Мюллера можно охарактеризовать следующим образом:

1. Функции базисной системы Рида-Мюллера имеют только два значения: +1 и -1 (см. Передача цифровой информации: Пер. с англ. / Под ред. Самойленко С.И. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963.

2. Требуемый объем памяти для хранения спектральных коэффициентов при использовании базисной системы Рида-Мюллера точно такой же, как и у базисной системы функций Уолша.

3. Объем базисной системы функций Рида-Мюллера равен объему системы функций Уолша.

4. Наконец, функции базисной системы Рида-Мюллера обладают лучшими корреляционными свойствами, чем функции базисной системы Уолша, что будет показано далее.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для диагностики технического состояния механизмов, на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования ортогональной функции R(9,θ) базисной системы функций Рида-Мюллера в предлагаемом устройстве для диагностики технического состояния механизмов, на фиг.3 - временные диаграммы базисной системы функций Уолша, используемых в прототипе, на фиг.4 и фиг.5 - автокорреляционные функции сигналов Уолша, на фиг.6 - временные диаграммы базисной системы функций Рида-Мюллера, используемых в предлагаемом устройстве, на фиг.7 и фиг.8 - автокорреляционные функции сигналов Рида-Мюллера.

Устройство для диагностики технического состояния механизмов содержит вибропреобразователь 1, фильтр 2, дискретизатор 3, трехвходовые умножители 4, анализатор 5 спектра, преобразователь 6 перемещений диагностируемого механизма, синхронизатор 7, 2n-канальный генератор 8 функций Уолша (где 2n - число функций Уолша, формируемых одновременно на его выходах), 2n-1-разрядный циклический регистр 9 сдвига, первый управляемый инвертор 10, второй управляемый инвертор 11, двухвходовый коммутатор 12 и элемент 13 односторонней проводимости.

Предлагаемое устройство для диагностики технического состояния механизмов работает следующим образом.

Вибрации возвратно-поступательного механизма или другого механизма циклического действия, являющегося объектом диагностики, с помощью вибропреобразователя 1, установленного на объекте, преобразуются в электрический сигнал, который подвергается фильтрации в требуемой полосе частот с помощью фильтра 2. Отфильтрованный сигнал, пройдя через дискретизатор 3, преобразуется в дискретную последовательность импульсов, которая поступает на первые входы всех трехвходовых умножителей 4.

Преобразователь 6 перемещений, установленный в некоторой точке объекта диагностики, генерирует импульс в момент прохождения мимо него определенного узла диагностируемого механизма. Сгенерированный импульс поступает на вход синхронизатора 7, назначение которого заключается в запуске 2n-канального генератора 8 функций Уолша. Синхронизатор 7 обеспечивает запуск генератора 8 функций Уолша от импульса, приходящего на синхронизатор 7 с выхода преобразователя 6 перемещений в процессе измерения.

В момент запуска 2n-канального генератора 8 функций Уолша он начинает формировать сигналы Уолша, которые поступают на вторые входы соответствующих трехвходовых умножителей. На третьи входы всех трехвходовых умножителей в это время поступает производящий сигнал системы функций Рида-Мюллера R(0,θ). В результате умножения отсчета сигнала и каждой функции Уолша Wal(i,θ) на производящую функцию Рида-Мюллера R(0,θ) на выходах всех трехвходовых умножителей формируются результаты произведений отсчетов исследуемого диагностического сигнала на соответствующую функцию R(i,θ), то есть составляющие спектральных коэффициентов базисной системы функций Рида-Мюллера.

Совокупность указанных результатов после одного цикла работы механизма поступает для оценки в анализатор спектра с целью сравнения его с эталонным спектром в базисе функций Рида-Мюллера, и по результатам сравнения выносится заключение о техническом состоянии возвратно-поступательных механизмов и других механизмов циклического действия.

Поясним подробнее процесс формирования системы базисных функций Рида-Мюллера в предлагаемом устройстве для случая N=16.

Перед началом работы устройства для диагностики технического состояния механизмов в (2n-1-3)-й разряд 2n-1-разрядного циклического регистра 9 сдвига записана единица. Циклический регистр 9 сдвига замкнут в кольцо цепью обратной связи, и в случае поступления на его сдвигающий вход тактовых импульсов с синхронизирующего выхода 2n-канального генератора 8 функций Уолша через три такта работы устройства для диагностики технического состояния механизмов на выходе старшего разряда циклического регистра 9 сдвига появится единица, которая в дальнейшем будет появляться через каждые 2n-1 тактов работы, начиная от момента ее первого появления на выходе старшего разряда циклического регистра 9 сдвига.

Подробное описание устройства и принципа работы циклического регистра сдвига представлено во многих известных источниках (см., например, Основы дискретной техники АСУ и связи. Под общей редакцией Гриненко Г.Ф. - Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1980, с.310-312, рис.8.9, рис.8.10).

В момент поступления импульса от синхронизатора 7 (фиг.2, а) на вход запуска 2n-канального генератора 8 функций Уолша генератор 8 начинает формировать на своих информационных выходах 2n функций Уоша.

Подробное описание устройства и принципа работы 2n-канального генератора функций Уолша представлено во многих известных источниках (см., например,. Тузов Г.И., Сивов В.А., Прытков В.И., Урядников Ю.Ф., Дергачев Ю.А., Сулиманов А.А. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / Под ред. Тузова Г.И. - М.: Радио и связь, 1985, с.67, рис.2.18).

После поступления импульса от синхронизатора 7 на тактовом выходе 2n-канального генератора 8 функций Уолша формируется последовательность тактовых импульсов (фиг.2, б), поступающая на сдвигающий вход 2n-1-разрядного циклического регистра 9 сдвига.

Функция Уолша Wal(4,θ) с пятого информационного выхода 2n-канального генератора 8 функций Уолша (фиг.2, в) поступает на информационный вход первого управляемого инвертора 10, а функция Уолша Wal(11,θ) с двенадцатого информационного выхода 2n-канального генератора 8 функций Уолша (фиг.2, г) поступает на информационный вход второго управляемого инвертора 11.

На управляющие входы инверторов 10 и 11 подаются импульсы с выхода старшего разряда 2n-1-разрядного циклического регистра 9 сдвига, формируемые на третьем и одиннадцатом тактах работы устройства (фиг.2, д). Управляемые инверторы 10 и 11 работают так, что единица с выхода старшего разряда 2n-1-разрядного циклического регистра 9 сдвига инвертирует элементы функций Уолша, поступающих на их информационные входы, на третьем и одиннадцатом тактах работы устройства. Вследствие этого третий и одиннадцатый элементы сигналов, формируемых на выходе первого управляемого инвертора 10 (фиг.2, е) и формируемых на выходе второго управляемого инвертора 11 (фиг.2, ж), оказываются инвертированными.

Со второго выхода 2n-канального генератора 8 функций Уолша функция Wal(0,θ) (фиг.2, з) поступает на вход элемента 13 односторонней проводимости, пропускающего на свой выход (фиг.2, и) только положительную часть сигнала (элемент 13 односторонней проводимости может представлять собой обычный полупроводниковый диод).

Сигналы с выходов управляемых инверторов 10 и 11 поступают на первый и второй информационные входы двухвходового коммутатора 12, устроенного так, что при поступлении на его управляющий вход «0» на выходе формируется сигнал, поступающий на его первый информационный вход, а при поступлении на его управляющий вход «1» на выходе формируется сигнал, поступающий на его второй информационный вход. С учетом того, что на управляющий вход коммутатора 12 поступает сигнал с выхода элемента 13 односторонней проводимости, на его выходе на первом полупериоде формирования системы базисных функций Рида-Мюллера будет формироваться первая половина сигнала, поступающего на первый информационный вход коммутатора 12, а на втором полупериоде формирования системы базисных функций Рида-Мюллера будет формироваться вторая половина сигнала, поступающего на второй информационный вход коммутатора 12. В результате на выходе двухвходового коммутатора 12 в течение периода формирования системы базисных функций Рида-Мюллера будет сформирована производящая функция R(0,θ) (фиг.2, й). При умножении ее в умножителях 4 на все функции Wal(i,θ) будет получена система базисных функций Рида-Мюллера R(i,θ).

Например, при умножении функции Уолша Wal(9,θ) (фиг.2, к), формируемой на десятом выходе генератора 8 функций Уолша, на производящую функцию системы базисных функций Рида-Мюллера R(0,θ) (фиг.2, й) будет получена функция Рида-Мюллера R(9,θ) (фиг.2, л).

На фиг.2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования функции Рида-Мюллера R(9,θ) в предлагаемом устройстве для случая 2n=16.

На диаграммах показано временное состояние:

а) выхода синхронизатора 7;

б) тактового выхода 2n-канального генератора 8 функций Уолша;

в) пятого информационного выхода 2n-канального генератора 8 функций Уолша, на котором формируется функция Wal(4,θ);

г) двенадцатого информационного выхода 2n-1-канального генератора 8 функций Уолша, на котором формируется функция Wal(11,θ),

д) выхода старшего разряда 2n-1-разрядного циклического регистра 9 сдвига;

е) выхода первого управляемого инвертора 10;

ж) выхода второго управляемого инвертора 11;

з) второго выхода 2n-канального генератора 8 функций Уолша;

и) выхода элемента 13 односторонней проводимости;

й) выхода двухвходового коммутатора 12, на котором формируется производящая функция базисной системы Рида-Мюллера R(0,θ);

к) десятого выхода 2n-канального генератора 8 функций Уолша, на котором формируется функция Wal(9,θ);

л) выхода десятого трехвходового умножителя 4, на котором формируется функция R(9,θ).

В ортогональности функций Рида-Мюллера R(i,θ), формируемых в предлагаемом устройстве, можно убедиться путем перемножения любых функций R(i,θ) и интегрирования результата перемножения за время Т (где Т - период определения функций).

Рассмотрим корреляционные свойства базисной системы функций Рида-Мюллера, влияющие на повышение точности измерений, выполняемых в процессе диагностики технического состояния механизмов предлагаемым устройством.

Известно, что при построении устройств для оценки спектров исследуемых сигналов в различных базисах или, например, систем радиолокации функция автокорреляции используемых базисных сигналов представляет наибольший интерес в процессе выбора кодовых последовательностей (базисных функций). Для устранения мешающих факторов, например помехи, возникающей в случае даже небольшой рассинхронизации генератора базисных функций и анализатора спектра (в пределах длительности одного или нескольких элементов базисного сигнала), нужно уменьшать остатки (боковые пики функций автокорреляции базисных сигналов) (см. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. - М.: Советское радио, 1973, стр.48, четвертый абзац сверху). То есть более высокую точность обеспечивает использование базисных сигналов, обладающих малыми боковыми пиками функций автокорреляции.

Кроме того, для получения наименьшей вероятности установления ложной синхронизации (с целью минимизации ошибки при определении спектральных коэффициентов исследуемого диагностического сигнала), а следовательно, повышения помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений, при измерениях необходимо использовать сигналы с малыми боковыми пиками функций автокорреляции (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь, 1979, стр.64, первый абзац снизу).

Известно, что автокорреляционная функция сигнала S(t) определяется выражением:

где τ - величина временного сдвига сигнала.

Из выражения (1) видно, что R(τ) характеризует степень связи (корреляции) сигнала S(t) с его копией, сдвинутой на величину m по оси времени. Ясно, что функция R(τ) достигает максимума при m=0, так как любой сигнал полностью коррелирован с самим собой. При этом:

то есть максимальное значение автокорреляционной функции равно энергии сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Советское радио, 1971, стр.68).

Для случая сигналов, пронормированных по энергии с учетом Е=1, автокорреляционная функция сигнала состоит из центрального пика с амплитудой 1, размещенного на интервале (-τ0, τ0), и боковых пиков, распределенных на интервалах (-T, -τ0) и (τ0, Т). Амплитуды боковых пиков принимают различные значения, но у сигналов с хорошими корреляционными свойствами они малы, то есть существенно меньше амплитуды центрального пика, равной 1 (см. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, стр.30).

Значения боковых пиков функции автокорреляции, которые обычно меньше основного, зависят от реально используемой базисной системы функций. Устройства для диагностирования технического состояния механизмов при возникновении значительных по величине боковых пиков функции автокорреляции не могут обеспечить точного измерения спектральных коэффициентов исследуемого диагностического сигнала, так как в этом случае анализатор спектра должен различать основной и максимальный боковой пики функции корреляции (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь, 1979, стр.67).

Корреляционные свойства функций базисной системы (кодовой последовательности) характеризует показатель различимости (ПР), определяемый как разность значений функции автокорреляции, соответствующих основному и максимальному боковому пикам. Очевидно, чем больше ПР, тем лучше кодовая последовательность (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь, 1979, стр.65, а также стр.66, рис.3.11), тем выше точность и достоверность использующей ее системы.

Таким образом, наиболее важной проблемой является отыскание базисной системы сигналов с малыми остатками корреляционной функции (см. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. - М.: Советское радио, 1973, стр.279, первый абзац снизу).

В прототипе (см. авторское свидетельство на изобретение №1472769 по заявке на изобретение №4177823/24-28 от 08.01.1987, опубликовано 15.04.1989, кл. G01H 1/08) было предложено использовать в качестве базисной системы функций систему функций Уолша, которая обладает плохими автокорреляционными свойствами, приводящими к низкой точности измерений.

Большую точность измерений можно обеспечить при использовании базисной системы функций Рида-Мюллера.

Для функций Уолша, используемых в прототипе, и функций Рида-Мюллера, предлагаемых для использования авторами данного изобретения, были рассчитаны их автокорреляционные функции, максимальные боковые пики автокорреляционных функций и показатели различимости (ПР).

Результаты расчетов для случая 2n=16 представлены в таблице 1.

Таблица 1
Вид базисной системы функций Характеристики
Система функций Уолша Wal(i,θ), используемая в прототипе Максимальный боковой пик автокорреляционной функции R(τ)max 0,9375
Показатель различимости ПР 0,0625
Система функций Рида-Мюллера R(i,θ), используемая в предлагаемом устройстве Максимальный боковой пик автокорреляционной функции R(τ)max 0,5
Показатель различимости ПР 0,5

По результатам, представленным в таблице 1, видно, что сигналы базисной системы функций Рида-Мюллера R(i,θ) в предлагаемом устройстве имеют максимальный боковой пик автокорреляционной функции R(τ)max меньше в 1,875 раз, чем сигналы базисной системы функции Уолша. При этом показатель различимости (ПР) у них больше, чем у функций Уолша, в 8 раз, что значительно повышает точность измерений спектральных коэффициентов исследуемого диагностического сигнала предлагаемым устройством для диагностики технического состояния механизмов.

Кроме сказанного, с учетом того, что предлагаемое устройство формирует одновременно N=2n функций Рида-Мюллера, полную характеристику исследуемого диагностического сигнала можно получить за один цикл работы возвратно-поступательного механизма или другого механизма циклического действия, являющегося диагностируемым объектом, что сокращает в N=2n раз время процесса диагностики технического состояния по сравнению с прототипом (см. авторское свидетельство на изобретение №1472769 по заявке на изобретение №4177823/24-28 от 08.01.1987, опубликовано 15.04.1989, кл. G01H 1/08).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности измерений и уменьшение времени, затрачиваемого на процесс диагностики технического состояния механизмов.

Устройство для диагностики технического состояния механизмов, содержащее вибропреобразователь, фильтр, дискретизатор, анализатор спектра, преобразователь перемещений диагностируемого механизма и синхронизатор, причем вибропреобразователь, фильтр и дискретизатор соединены последовательно, а выход преобразователя перемещений диагностируемого механизма подключен к входу синхронизатора, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерений и уменьшения времени, затрачиваемого на процесс диагностики технического состояния механизмов, в него введены 2n трехвходовых умножителей, 2n-канальный генератор функций Уолша (где 2n - число функций Уолша, формируемых одновременно на его выходах), 2n-1-разрядный циклический регистр сдвига, первый управляемый инвертор, второй управляемый инвертор, двухвходовый коммутатор и элемент односторонней проводимости, причем выход синхронизатора подключен к входу запуска 2n-канального генератора функций Уолша, выходы трехвходовых умножителей подключены к входам анализатора спектра, выход дискретизатора подключен к первым входам всех трехвходовых умножителей, i-е информационные выходы 2n-канального генератора функций Уолша подключены к вторым входам i-х трехвходовых умножителей, третьи входы всех трехвходовых умножителей подключены к информационному выходу двухвходового коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу первого управляемого инвертора, а второй информационный вход подключен к выходу второго управляемого инвертора, управляющие входы инверторов подключены к выходу старшего разряда 2n-1-разрядного циклического регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к тактовому выходу 2n-канального генератора функций Уолша, второй информационный выход 2n-канального генератора функций Уолша подключен к входу элемента односторонней проводимости, выход которого соединен с управляющим входом двухвходового коммутатора, (2n-1-3)-й информационный выход 2n-канального генератора функций Уолша подключен к информационному входу первого управляемого инвертора, (2n-1+4)-й информационный выход 2n-канального генератора функций Уолша подключен к информационному входу второго управляемого инвертора, выход элемента односторонней проводимости подключен к управляющему входу двухвходового коммутатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании деталей из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), работающих в условиях воздействия высокотемпературной окислительной среды на поверхности деталей ракетной техники.

Изобретение относится к технике, связанной с испытанием сопл, и может быть использовано при проведении модельных испытаний. Устройство содержит подводящий трубопровод, соединенный с ресивером, выполненным с возможностью разъемного соединения с испытываемым соплом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях посредством съемных фланцевых накладок и с возможностью опирания измерительными средствами на корпус ресивера, в котором подводящий трубопровод снабжен упругой вставкой.

Изобретение может быть использовано для определения общего технического состояния их смазочной системы. Перед определением общего технического состояния смазочной системы двигателя внутреннего сгорания, очищают масляный фильтр.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для оценки массы Ма свежего воздуха, поступающего внутрь камеры сгорания цилиндра двигателя.

Изобретение относится к энергомашиностроению и представляет собой способ диагностики флаттера лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины на заданном рабочем режиме.

Изобретение относится к авиации, в частности к способу определения настроечного значения температуры газа для выключения охлаждения турбины при испытаниях и эксплуатации газотурбинного двигателя.

Изобретение может быть использовано для определения замеров параметров отработавших газов (ОГ) ДВС. Способ заключается в отборе газов в пробоотборник и последующем анализе материала пробы.

Изобретение относится к испытательной технике и, в частности, к испытаниям камер сгорания и газогенераторов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) с целью оценки высокочастотной устойчивости процесса горения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ диагностирования газораспределительного механизма карбюраторного двигателя внутреннего сгорания заключается в измерении углового перемещения коленчатого вала двигателя от момента открытия впускного клапана первого опорного цилиндра до момента положения вала, соответствующего верхней мертвой точке поршня опорного цилиндра.

Универсальная безмоторная установка может быть использована для определения параметров рабочего процесса ДВС и испытания кривошипно-шатунного механизма (КШМ), а также оценки механических потерь.

Способ может применяться при эксплуатации ДВС с устройствами для записи индикаторных диаграмм. Для диагностирования поршневого уплотнения записывают индикаторную диаграмму в цилиндре на назначенном режиме работы двигателя. Запись выполняют при отключенной подаче топлива в диагностируемый цилиндр. На диаграмме измеряют давление в заданной точке на линии расширения. Измеренное значение используют для диагностирования. Технический результат заключается в существенном повышении точности диагноза. Повышение достигается за счет оптимального выбора места расположения точки замера. Оптимальным является выбор точки на ограниченном участке линии расширения. Границы участка - от 5 до 15 градусов поворота коленчатого вала от верхней мертвой точки. На данном участке давление в цилиндре в наибольшей степени реагирует на изменение технического состояния поршневого уплотнения. Технический результат заключается в повышении точности диагностирования дефекта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения параметров систем двигателя внутреннего сгорания и может быть использовано для диагностирования двигателей внутреннего сгорания. Анализатор содержит детектор тока стартера, генератор импульсов момента зажигания, компаратор, умножитель частоты, блок совпадения, индикатор среднего значения тока, инвертор, вольтметр постоянного тока, амперметр с датчиком тока, второй, третий датчики тока, усилитель-формирователь, первый и второй счетчики, схему выборки-хранения, запоминающие конденсаторы, индикатор состояния свечей зажигания и ключ управления. Дополнительно в устройство введены генератор синусоидального напряжения, двухполупериодный выпрямитель, усилительный каскад, конденсатор и второй вольтметр, причем выход генератора синусоидального напряжения соединен со входом двухполупериодного выпрямителя, между выходными клеммами которого включен усилительный каскад, параллельно выходу которого подключены конденсатор и второй вольтметр. Технический результат заключается в расширение числа диагностируемых параметров двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к авиации и может быть использовано при испытаниях самолетов с турбореактивными двигателями с топливо-масляными теплообменниками (ТМТ) для определения достаточности охлаждения масла в расчетных температурных условиях. Способ заключается в том, что выполняют полет на выбранном режиме, в процессе полета измеряют температуру топлива и температуру масла на входе в ТМТ, после полета определяют среднюю температуру топлива и максимальную достигнутую на выполненном режиме температуру масла, определяют температуру топлива при РТУ и начальную температуру масла на входе в ТМТ, после чего методом последовательных приближений вычисляют максимальную температуру масла на входе в ТМТ и сравнивают ее с предельно допустимой температурой, если максимальная температура масла на входе в ТМТ не превышает предельно допустимой температуры, делают вывод о достаточности охлаждения масла. Изобретение позволяет снизить эксплуатационные расходы при определении достаточности охлаждения масла в ТРД.

Изобретение относится к области пневматических испытаний и может быть использовано в установке, предназначенной для пневматических испытаний на детали (2) турбомашины летательного аппарата, содержащей контур течения газового потока. Сущность: герметизирующая головка (22) содержит герметизирующий элемент (26), пересекаемый внутри проходом для течения газового потока. Причем герметизирующий элемент (26) имеет герметизирующую поверхность (36), предназначенную для вхождения в контакт с испытуемой деталью на уровне отверстия (40), предназначенного для подачи в нее газового потока. Кроме того, герметизирующая головка (22) содержит средства (38) центрирования герметизирующего элемента (26) относительно отверстия (40) испытуемой детали. При этом средства (38) центрирования жестко соединены с герметизирующим элементом (26) и выступают вперед из герметизирующей поверхности (36), имеющей внешнюю часть (44), окружающую эти средства центрирования. Технический результат: повышение скорости и достоверности результатов испытаний детали турбомашины летательного аппарата. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение касается технического диагностирования теплообменных аппаратов и циркуляционных насосов (ЦН) системы охлаждения дизеля тепловоза. Способ заключается в измерении перепада давления ΔР воды на радиаторе (Р) системы охлаждения (СО), частоты вращения f коленчатого вала дизеля, от которого приводится во вращение ЦН, и температуры охлаждающей жидкости T. При этом контролируется диапазон изменения температуры Т, и если диапазон соответствует установившемуся режиму работы СО, осуществляется запись массива параметров перепада давления ΔPi и частоты вращения fi за заданный промежуток времени при различных позициях контроллера машиниста. Далее вычисляется коэффициент, по отклонению которого от эталонного значения определяется степень загрязнения секций Р или снижение производительности ЦН. Технический результат заключается в снижении трудоемкости, возможности одновременного диагностирования состояния секций Р и ЦН системы охлаждения тепловоза без снятия оборудования с тепловоза, повышение достоверности диагностирования. 2 ил.

Изобретение может быть использовано для определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ заключается в том, что получают индикаторную диаграмму, разбивают ее на участки и определяют показатели политроп сжатия и расширения. Измерение давления в цилиндре производят синхронно с измерением угла поворота коленчатого вала на тактах сжатия и расширения при подаче и без подачи топлива на контролируемых режимах работы ДВС. Измеренные значения давлений в цилиндре приводят к стандартным атмосферным условиям, фиксируют углы поворота коленчатого вала и определяют соответствующие им временные интервалы. Показатели политроп сжатия и расширения определяют по углу поворота коленчатого вала и по временным интервалам. Сравнивают их с эталонными значениями, по отклонениям оценивают техническое состояние цилиндропоршневой группы. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности идентификации технического состояния цилиндропоршневой группы ДВС. 1 ил.
Изобретение относится к способам сортировки элементов двигателей различного назначения, бывших или находящихся в эксплуатации, в частности к способам дефектации партий элементов в виде блоков сопловых лопаток турбин высокого давления для газотурбинного двигателя и их последующей сортировки на пригодные к эксплуатации и подлежащие восстановлению. В данном способе для элементов в виде блоков сопловых лопаток турбин высокого давления газотурбинного двигателя в качестве рабочей жидкости используют воду с давлением Рвх=1,4…1,6 кгс/см2, в качестве характеристик воды до исследуемого элемента измеряют перепад давления на мерном участке, определяют расход воды через щель, отверстия в блоке и лопатках и рассчитывают текущие расходы Gщели; Gотв «С»; и Gотв.бл, а оценку элементов производят путем сравнения рассчитанных текущих расходов с заранее установленными оптимальными интервалами их значений, где Gщели - расход воды через щель одной лопатки; Gотв «С» - суммарный расход воды через все отверстия блока; Gотв.бл - среднеарифметический расход воды через отверстия одной лопатки. Расход воды через щель, отверстия в блоке и лопатках определяют с помощью прибора прямого и/или косвенного измерения, а в качестве исследуемых элементов используют новые и/или бывшие в эксплуатации элементы. Технический результат изобретения - такой способ позволит сократить количество необоснованно выбракованных и необоснованно признанных годными для эксплуатации блоков сопловых лопаток, повысить надежность и качество сборки и ремонта газотурбинных двигателей, снизить затраты. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установке для испытаний маслонасосов системы смазки авиационного газотурбинного двигателя. Установка дополнительно содержит изолированную сменную камеру с магистралью суфлирования, генератор воздушно-масляной сети, магистраль подключения к источнику сжатого воздуха, при этом вход насоса откачки масла сообщен с выходом изолированной сменной камеры, соответствующей по объему той масляной полости, которую на двигателе обслуживает этот насос, сменная камера снабжена мерным стеклом и магистралью суфлирования с устройством регулировки проходного сечения, вход сменной камеры сообщен с выходом генератора воздушно-масляной смеси, выполненного в виде смесительного устройства, генератор воздушно-масляной сети сообщен магистралями через дроссельные краны с выходом из насоса подачи масла и с источником сжатого воздуха. Изобретение обеспечивает повышение качества и точности проводимых испытаний за счет создания на установке условий работы маслонасосов, максимально приближенных к реальным условиям их эксплуатации, а также обеспечивает возможность проведения высотных испытаний маслонасосов без усложнения испытательной установки и дополнительных энергозатрат. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области редукторных установок для моторостроения, в частности, к стендовым редукторным установкам для испытания двигателей, содержащим зубчатые редукторы и нагрузочные устройства. Технический результат изобретения - повышение надежности, оптимизация и упрощение условий проведения испытаний двигателей различных типов, в частности судовых газотурбинных и дизельных, путем применения двухвальной стендовой редукторной установки с нагрузочным устройством, которая позволяет попеременно испытывать двигатели с тремя различными диапазонами оборотов (частот вращения) и мощностей. В зубчатом редукторе низкооборотный вал, пропущенный соосно с возможностью посредством муфты попеременного соединения с ним сквозь зубчатое колесо первой ступени, находящееся в зацеплении с шестерней высокооборотного вала, жестко связан с шестерней, являющейся солнечной в выполненной планетарной второй ступени с эпициклом с тормозным устройством, с сателлитными шестернями, установленными с возможностью вращения на осях, укрепленных в установленном с возможностью вращения водиле, выполненном с возможностью попеременного соединения посредством муфты с низкооборотным валом и соединенном со стороны, противоположной размещению двигателей, с валом нагрузочного устройства, при этом возможно попеременное присоединение силовых валов двигателей с разными диапазонами оборотов и мощностей посредством соединительных муфт к выходным концам высокооборотного или низкооборотного валов. 2ил. .
Способ диагностирования ГТУ может быть использован при эксплуатации компрессорных станций. Разработчик ГТУ на месте эксплуатации проводит анализ изменения параметров двигателя ГТУ в процессе эксплуатации относительно полученных параметров при приемо-сдаточных испытаниях на заводе-изготовителе, затем выполняет оценку мощности, вырабатываемой на валу свободной турбины двигателя, на ее соответствие мощностной характеристике руководства по эксплуатации с учетом установки на двигателе регулировки ограничения максимальной температуры газа за свободной турбиной. Далее определяет фактическую мощность на валу свободной турбины, приведенную по давлению окружающей среды и уточненную при текущих значениях температуры входа в двигатель и температуры в выходном устройстве, и определяет запасы до контуров ограничения частоты вращения двигателя приведенной, номинальной и температуры свободной турбины, ограниченной до номинального режима. Проводит анализ количества и периодичность выполненных промывок газовоздушного тракта двигателя ГТУ за период эксплуатации, а также оценку эффективности указанных промывок путем сравнения отклонений значений параметров до и после промывок от данных приемо-сдаточных испытаний. Выполняет оценку изменения параметров маслосистемы двигателя и вибрационных параметров двигателя, проводит визуально-оптический контроль газовоздушного тракта двигателя ГТУ с применением промышленного эндоскопа, а именно осмотр компрессора газогенератора, камеры сгорания, турбины высокого давления, свободной турбины. Проводит анализ выполненных мероприятий, направленных на стабилизацию и улучшение рабочих параметров, ресурса и надежности работы ГТУ и анализ результатов проведенных технических обслуживании и ремонтов ГТУ за все время эксплуатации, подготавливает заключение о возможности или невозможности увеличения периодичности регламента технического обслуживания и/или ремонта до расчетных показателей, а именно по техническому состоянию ГТУ. Технический результат изобретения - повышение показателей надежности при эксплуатации ГТД.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-10-20 2014-10-19T22:29:34
Наверх