DE3930689A1 - Rotating machine vibration spectrum analyser - contains frequency code converter driven by frequency multiplier with gain dependent on desired sensitivity - Google Patents
Rotating machine vibration spectrum analyser - contains frequency code converter driven by frequency multiplier with gain dependent on desired sensitivityInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Prüfungen von Maschinen- oder Baukonstruktionen auf Schwingungs- und Stoßbelastungen und betrifft insbesondere einen Analysator des Schwingungsspektrums rotierender Maschinen.The invention relates to tests of machine or building structures on vibration and Shock loads and particularly affects an analyzer of the vibration spectrum of rotating machines.
Die Erfindung kann in der Kraftfahrzeug-, Flugzeugindustrie und im Landmaschinenbau für eine Untersuchung und Diagnostik von Schwingungen bei Rotationsmaschinen und -motoren verwendet werden. Die Erfindung kann auch in der elektrotechnischen Industrie für eine Untersuchung von Elektroantrieben, im Werkzeugmaschinen- und Investitionsbau für eine Untersuchung des Einflusses der Arbeit von schweren Werkzeugmaschinen auf Baufundamente und -körper, im Schiffbau für ein Auswuchten von Triebwerken, für eine Verringerung des Geräusch- und Schwingungspegels verwendet werden.The invention can be used in the automotive, aircraft industry and in agricultural machinery for an investigation and diagnostics of vibrations in rotary machines and motors are used. The invention can also in the electrical engineering industry for an investigation of electric drives, in machine tool and Investment building for an investigation of the influence the work of heavy machine tools on building foundations and body, in shipbuilding for balancing Engines, for a reduction in noise and Vibration level can be used.
Es ist ein Analysator eines Schwingungsspektrums (SU, A, 8 34 579) bekannt, der einen Schwingungsheber, einen Mischer, ein umstimmbares Filter, ein Registriergerät und eine Steuereinheit enthält. Der erste Eingang des Mischers ist mit dem Ausgang des Schwingungsgebers verbunden, während der Ausgang des Mischers an den Eingang des umstimmbaren Filters angeschlossen ist. Der Ausgang des umstimmbaren Filters ist mit dem Eingang des Registriergeräts gekoppelt. Der Spektralanalysator enthält auch einen Überlagerer, einen Drehzahlgeber, einen proportionalen und einen differentialen Frequenz-Spannung- Wandler, einen Summator. Der Ausgang des Überlagerers ist mit dem zweiten Eingang des Mischers verbunden und der Eingang des Überlagerers an den Ausgang des Drehzahlgebers und an die Eingänge des proportionalen und des differentialen Frequenz-Spannung-Wandlers gekoppelt. Die Ausgänge eines jeden der Frequenz-Spannung-Umformer sind mit den Eingängen des Summators verbunden. Der Ausgang des Summators ist mit dem zweiten Eingang des Registriergeräts und mit dem Eingang der Steuereinheit gekoppelt. Der Ausgang der Steuereinheit ist an den Steuereingang des umstimmbaren Filters angelegt.It is an analyzer of a vibration spectrum (SU, A, 8 34 579) known of a vibration lifter, a Mixer, a tunable filter, a registration device and contains a control unit. The first entrance of the mixer is with the output of the vibrator connected while the output of the mixer to the input of the tunable filter is connected. The exit of the tunable filter is connected to the input of the Paired with the registration device. The spectral analyzer contains also a superimposer, a speed sensor, a proportional and a differential frequency-voltage Converter, a summator. The output of the overlay is connected to the second input of the mixer and the Input of the superimposer on the output of the speed sensor and to the inputs of the proportional and the differential Frequency-voltage converter coupled. The Outputs of each of the frequency-voltage converters are connected to the inputs of the summator. The exit of the summator is with the second input of the recording device and coupled to the input of the control unit. The output of the control unit is at the control input of the tunable filter.
Der bekannte Analysator des Schwingungsspektrums weist keine hohe Sicherheit der Analyse des Schwingungsspektrums auf, weil der Vorgang der Analyse eine lange Zeit dauert und keine gleichzeitige schmalbandige Spektralanalyse einer breitbandigen Schwingung in der Echtzeit gewährleistet und also keine erschöpfende Information für einen eindeutigen Aufschluß über die Ergebnisse der Analyse des Schwingungsspektrums gibt.The well-known analyzer of the vibration spectrum does not demonstrate a high degree of certainty in analyzing the vibration spectrum on because the process of analysis is a long one Takes time and no simultaneous narrowband spectral analysis a broadband vibration in real time guaranteed and therefore no exhaustive information for clear information about the results the analysis of the vibration spectrum.
Es ist ein Analysator des Schwingungsspektrums einer rotierenden Maschine (S. M. Doroshko "Kontrol i diagnostirovanie tekhnicheskogo sostoyania gazoturbinnykh dvigatelei po vibratsionnym parametram"/"Kontrolle und Diagnose des technischen Zustandes von Gasturbinentriebwerken nach Schwingungsparametern"/, 1984, Verlag "Transport", Moskau, S. 75) bekannt, der einen Zerhackerumformer, der mit einem Tiefpaßfilter verbunden ist, das k hintereinandergeschaltete aktive Glieder aufweist, deren jedes Operationsverstärker und frequenzbestimmende RC- Kreise umfaßt, einen Analog-Digital-Wandler, dessen Eingang mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters gekoppelt ist, einen Rechner, ein Registriergerät, wobei der erste Eingang des Rechners mit dem Ausgang des Analog-Digital- Wandlers und sein Ausgang mit einem Eingang des Registriergeräts verbunden ist, eine Reihenschaltung von einem Drehzahlgeber und einem Frequenzvervielfacher, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des Analog-Digital-Wandlers gekoppelt ist, eine Steuereinheit, deren Ausgang mit dem Steuereingang des Rechners verbunden ist. Der genannte Analysator des Schwingungsspektrums weist auch einen an den Ausgang des Tiefpaßfilters und den Eingang des Analog- Digital-Wandlers angeschlossenen Maßstabsverstärker, einen an den Ausgang des Drehzahlgebers und den zweiten Eingang des Rechners gelegten Periodendauermesser auf. Der Eingang der Steuereinheit ist mit dem dritten Eingang des Rechners verbunden und deren Ausgang an den Steuereingang der rotierenden Maschine gelegt. Der Analysator besitzt einen an den vierten Eingang des Rechners angeschlossenen Speicher.It is a vibratory spectrum analyzer rotating machine (S. M. Doroshko "Kontrol i diagnostirovanie tekhnicheskogo sostoyania gazoturbinnykh dvigatelei po vibratsionnym parametram "/" control and Diagnosis of the technical condition of gas turbine engines according to vibration parameters "/, 1984, publisher" Transport ", Moscow, p. 75) known a chopper converter, which is connected to a low pass filter, the k has active elements connected in series, the every operational amplifier and frequency-determining RC Circles includes an analog-to-digital converter, the Input coupled to the output of the low pass filter is, a computer, a registration device, the first Input of the computer with the output of the analog-digital Converter and its output with an input of the recording device is connected in series by one Speed sensor and a frequency multiplier, the Output with the control input of the analog-digital converter is coupled, a control unit, the output of which Control input of the computer is connected. The named Vibration spectrum analyzer also instructs one the output of the low-pass filter and the input of the analog Digital converter connected scale amplifier, one to the output of the speed sensor and the second Periodic meter placed on the input of the computer. The input of the control unit is with the third input connected to the computer and their output to the control input the rotating machine. The analyzer has one connected to the fourth input of the computer Storage.
Der bekannte Analysator weist keine hohe Sicherheit der Analyse des Schwingungsspektrums auf, weil in diesem Interferenzverzerrungen der Analysenergebnisse möglich sind, mit denen die Systeme der Digitalverarbeitung von Signalen bei einer Analyse des Schwingungsspektrums in einem weiten Änderungsbereich der Drehzahl der rotierenden Untersuchungsmaschine behaftet sind. Darüber hinaus ist beim vorliegenden Analysator eine Änderung der Auflösung einer synchronen Spektralanalyse nicht möglich, was keine Möglichkeit gibt, die interessierenden Abschnitte des Schwingungsspektrums mit einer erhöhten Auflösung zusätzlich zu bewerten, um die Sicherheit der Analyse des Schwingungsspektrums und die Genauigkeit der nachfolgenden Diagnostizierung einer Störung der rotierenden Maschine zu erhöhen.The known analyzer is not very secure the analysis of the vibration spectrum because in this Interference distortion of the analysis results possible with which the digital processing systems from Signals during an analysis of the vibration spectrum in a wide range of changes in the rotational speed of the rotating Examination machine are afflicted. Furthermore is a change in resolution in the present analyzer synchronous spectral analysis not possible, which gives no way to the sections of interest of the vibration spectrum with an increased resolution in addition to evaluate the security of the Analysis of the vibration spectrum and the accuracy of the subsequent diagnosis of a malfunction of the rotating Raise machine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Analysator des Schwingungsspektrums einer rotierenden Maschine in solch einer schaltungstechnischen Ausführung zu schaffen, die es gestattet, durch Regelung der Auflösung der Spektralanalyse und durch eine automatische Regelung des Durchlaßbereichs, die die Interferenzverzerrungen der Ergebnisse der Analyse des Schwingungsspektrums zu erhöhen.The invention has for its object an analyzer of the vibration spectrum of a rotating machine in such a circuit design create that allows by regulating the resolution spectral analysis and automatic control of the pass band, which is the interference distortion the results of the analysis of the vibration spectrum to increase.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Analysator des Schwingungsspektrums einer rotierenden Maschine, der einen Zerhackerumformer, der mit einem Tiefpaßfilter verbunden ist, das k hintereinandergeschaltete aktive Glieder aufweist, deren jedes einen Operationsverstärker und frequenzbestimmende RC-Kreise umfaßt, einen Analog-Digital-Wandler, dessen Eingang mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters in Verbindung steht, einen Rechner, ein Registriergerät, wobei ein Eingang des Rechners mit dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers und sein Ausgang mit einem Eingang des Registriergeräts verbunden ist, eine Reihenschaltung von einem Drehzahlgeber und einem Frequenzvervielfacher, dessen Ausgang an den Steuereingang des Analog-Digital-Wandlers geführt ist, eine Steuereinheit, deren Ausgang mit dem Steuereingang des Rechners verbunden ist, gemäß der Erfindung eine Reihenschaltung von einem Frequenz-Kode-Wandler und einem Schalter, wobei der Eingang des Frequenz-Kode-Wandlers mit dem Ausgang des Frequenzvervielfachers verbunden ist, der mit einem in Abhängigkeit von der Sollauflösung der Analyse des Schwingungsspektrums regelbaren Multiplikationsfaktor ausgeführt ist, eine Einheit von Umschaltern, die mit dem Steuereingang des Frequenzvervielfachers verbunden ist, enthalten sind, wobei das Tiefpaßfilter in Form eines einstellbaren Tiefpaßfilters ausgeführt ist, in dem jeder frequenzbestimmende RC-Kreis jedes aktiven Gliedes eine Einheit von Widerständen besitzt, die m Widerstände und m Umschalter umfaßt, wobei jeder Widerstand in Reihe mit dem zugeordneten Umschalter liegt, der Steuereingang des einstellbaren Tiefpaßfilters mit dem Ausgang des Schalters, der Ausgang der Steuereinheit mit dem Steuereingang des Registriergeräts verbunden ist.The task is solved in that in the analyzer of the oscillation spectrum of a rotating Machine that uses a chopper that works with a Low pass filter is connected, the k connected in series has active limbs, each one Operational amplifiers and frequency-determining RC circuits comprises an analog-to-digital converter, the input of which is connected to the output of the low-pass filter, a computer, a registration device, with an input of the computer with the output of the analog-digital converter and its output with an input of the recording device is connected, a series connection of a speed sensor and a frequency multiplier whose output led to the control input of the analog-digital converter is a control unit, the output of which is connected to the control input of the computer is connected, according to the invention a series connection of a frequency code converter and a switch, the input of the frequency code converter connected to the output of the frequency multiplier is that with a depending on the target resolution controllable the analysis of the vibration spectrum Multiplication factor is executed, a unit of Switching with the control input of the frequency multiplier connected, are included, the Low pass filter in the form of an adjustable low pass filter is executed in which each frequency determining RC circuit of each active link a unit of resistors has m resistors and m switches, each resistor in series with the associated one Switch is located, the control input of the adjustable Low pass filter with the output of the switch that Output of the control unit with the control input of the recording device connected is.
Es ist zweckmäßig, daß der Frequenzvervielfacher eine Reihenschaltung aus einem Integrierverstärker und einem Impulsgenerator, einen Schalter, eine Koinzidenzeinheit, deren Ausgang mit dem Eingang des Integrierverstärkers und mit dem ersten Eingang des Schalters verbunden ist, während der zweite Eingang des Schalters mit dem Ausgang des Impulsgenerators gekoppelt ist, der als Ausgang des Frequenzvervielfachers dient, einen Impulszähler, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang der Koinzidenzeinheit verbunden ist, deren zweiter Eingang als Steuereingang des Frequenzvervielfachers fungiert, wobei der Zähleingang des Impulszählers mit dem Ausgang des Schalters verbunden ist und dessen Löscheingang als Eingang des Frequenzvervielfachers dient, enthält.It is appropriate that the frequency multiplier a series connection of an integrating amplifier and a pulse generator, a switch, a coincidence unit, their output with the input of the integrating amplifier and connected to the first input of the switch is while the second input of the switch the output of the pulse generator, which is coupled as Output of the frequency multiplier, a pulse counter, its output with the first input of the coincidence unit is connected, the second input as Control input of the frequency multiplier functions, whereby the counting input of the pulse counter with the output of the Switch is connected and its extinguishing input as an input the frequency multiplier, contains.
Es ist auch zweckmäßig, daß der Frequenzvervielfacher einen Summenzähler, eine erste Einheit von Schaltern, deren erster Eingang mit dem Ausgang des Summenzählers und deren Steuereingang mit dem als Eingang des Frequenzvervielfachers wirkenden Löscheingang des Summenzählers in Verbindung steht, eine Speichereinheit, eine zweite Einheit von Schaltern, deren erster Eingang mit dem Ausgang der Speichereinheit verbunden ist, deren Eingang an den Ausgang der ersten Einheit von Schaltern gelegt ist, einen Subtraktionszähler, einen Impulsgenerator, der mit einem Eingang des Subtraktionszählers verbunden ist, dessen Ausgang als Ausgang des Frequenzvervielfachers dient und an den Steuereingang der zweiten Einheit von Schaltern gelegt ist, deren Ausgang an einen Eingang des Subtraktionszählers angeschlossen ist, einen Frequenzteiler, dessen Eingang mit dem Impulsgenerator und dessen Ausgang mit dem Zähleingang des Summenzählers verbunden ist, während dessen Steuereingang als Steuereingang des Frequenzvervielfachers fungiert, enthält.It is also appropriate that the frequency multiplier a totalizer, a first unit of switches, their first input with the output of the totalizer and their control input with the as input of the Frequency multiplier acting delete input of the totalizer communicates, a storage unit, a second unit of switches, the first input is connected to the output of the storage unit, the Input to the output of the first unit of switches a subtraction counter, a pulse generator, which is connected to an input of the subtraction counter whose output is the output of the frequency multiplier serves and to the control input of the second Unit of switches is placed, the output of which is at a Input of the subtraction counter is connected, one Frequency divider, its input with the pulse generator and its output with the counter input of the totalizer is connected, during its control input as a control input of the frequency multiplier, contains.
Die Einführung des Frequenzvervielfachers mit dem in Abhängigkeit von der Sollauflösung der Analyse des Schwingungsspektrums regelbaren Multiplikationsfaktor, der Einheit von Schaltern in den Analysator des Schwingungsspektrums einer rotierenden Maschine gestattet es, die Auflösung der Analyse des Schwingungsspektrums der rotierenden Maschinen und den Bereich der zu analysierenden Frequenzen zu ändern. Dies ist bei einer Untersuchung von kinematisch komplizierten Mechanismen erforderlich, die verschiedenartige Untersetzungsgetriebe mit Zahnradübersetzungen aufweisen. Die Möglichkeit einer Variierung der Auflösung der Spektralanalyse erlaubt es, sowohl den gesamten Schwingungspegel des jeweiligen Mechanismus, beispielsweise des Untersetzungsgetriebes, zu bewerten als auch die Schwingungskomponenten der einzelnen Bauelemente der Untersetzungsgetriebe abzutrennen, was zu einer Erhöhung der Sicherheit der Analyse des Schwingungsspektrums führt.The introduction of the frequency multiplier with the depending on the target resolution of the analysis of the Vibration spectrum adjustable multiplication factor, the unit of switches in the analyzer of the vibration spectrum a rotating machine allows the resolution of the analysis of the vibration spectrum of the rotating machines and the area to be analyzed To change frequencies. This is during an investigation of kinematically complicated mechanisms required the various reduction gears with gear ratios exhibit. The possibility of a variation the resolution of the spectral analysis allows both the total vibration level of the respective mechanism, for example, the reduction gear as well as the vibration components of the individual components disconnect the reduction gear, resulting in a Increase the security of the analysis of the vibration spectrum leads.
Die Einführung des Frequenz-Kode-Wandlers, des Schalters und des Tiefpaßfilters in Form eines einstellbaren Tiefpaßfilters, in dem jeder frequenzbestimmende RC-Kreis jedes aktiven Gliedes eine Einheit von Widerständen aufweist, die m Widerstände und m Umschalter enthält, in den Spektralanalysator gestattet es, Interferenzverzerrungen der Analysenergebnisse im Zusammenhang mit einer Änderung der oberen Frequenz der zu verarbeitenden Signale durch Geschwindigkeitsänderung bei den Untersuchungsobjekten und durch Änderung des Multiplikationsfaktors des Frequenzvervielfachers zu vermeiden und die Sicherheit der Analyse des Schwingungsspektrums zu erhöhen.The introduction of the frequency code converter, the Switch and the low-pass filter in the form of an adjustable Low pass filter in which each frequency determining RC circuit of each active link a unit of resistors has m resistors and m switches contains, in the spectral analyzer allows interference distortion related to the analysis results with a change in the upper frequency of the processed Signals by speed change at the objects to be examined and by changing the multiplication factor to avoid the frequency multiplier and the security of the analysis of the vibration spectrum to increase.
Der Analysator des Schwingungsspektrums einer rotierenden Maschine mit einer erhöhten Sicherheit gibt die Möglichkeit, konstruktive Besonderheiten der Maschine nach den Schwingungsparametern in den aussagekräftigsten dynamischen und nichtstationären Betrieben ihrer Arbeit zu untersuchen. Das spektrale Schwingungsverhalten trägt unter Berücksichtigung der bekannten kinematischen Verbindung zwischen den Teilen und Baugruppen der rotierenden Untersuchungsmaschinen zur Erkennung von Schwingungsquellen und des Grades ihrer Wechselwirkung bei. Die vorliegende Erfindung gestattet es auch, die Änderung des Schwingungsspektrums der rotierenden Maschinen im Vorgang ihrer Prüfungen und bei Betrieb zu verfolgen.The analyzer of the vibration spectrum of a rotating Machine with increased security there the possibility of special design features of the machine according to the vibration parameters in the most meaningful dynamic and non-stationary companies of their work to investigate. The spectral vibration behavior contributes taking into account the known kinematic Connection between the parts and assemblies of the rotating Examination machines for the detection of vibration sources and the degree of their interaction. The present invention also allows the change of the vibration spectrum of the rotating machines to track in the process of their audits and in operation.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below on the basis of a concrete Embodiment with reference to the Drawings explained in more detail. It shows
Fig. 1 ein Strukturschaltbild eines erfindungsgemäßen Analysators des Schwingungsspektrums einer rotierenden Maschine; Fig. 1 is a structural diagram of an analyzer according to the invention of the vibration spectrum of a rotating machine;
Fig. 2 ein Strukturschaltbild eines erfindungsgemäßen Tiefpaßfilters mit k hintereinandergeschalteten aktiven Gliedern; FIG. 2 shows a structural circuit diagram of a low-pass filter according to the invention with k active elements connected in series;
Fig. 3 ein Strukturschaltbild eines erfindungsgemäßen Tiefpaßfilters mit k aktiven Gliedern und Rückkopplungsgliedern; Fig. 3 is a structural diagram of a low-pass filter according to the invention with k active elements and feedback members;
Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild eines aktiven Gliedes des erfindungsgemäßen Tiefpaßfilters; Fig. 4 is an electric circuit diagram of an active member of the lowpass filter according to the invention;
Fig. 5 ein Strukturschaltbild eines erfindungsgemäßen breitbandigen Analog-Digital-Frequenzvervielfachers; Fig. 5 is a structural diagram of a wideband analog-to-digital frequency multiplier according to the invention;
Fig. 6 ein Strukturschaltbild eines erfindungsgemäßen Ziffernimpuls-Frequenzvervielfachers. Fig. 6 is a structural diagram of a digit pulse frequency multiplier according to the invention.
Der Analysator des Schwingungsspektrums einer rotierenden Maschine enthält einen Zerhackerumformer 1 (Fig. 1), der mit einem Tiefpaßfilter 2 verbunden ist, das in Form eines einstellbaren Tiefpaßfilters 2 ausgeführt ist, sowie einen Analog-Digital-Wandler 3, einen Rechner 4. Ein Eingang des Analog-Digital-Wandlers 3 ist mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters 2 und dessen Ausgang mit einem Eingang des Rechners 4 verbunden. Der Analysator enthält auch ein Registriergerät 5, eine Steuereinheit 6, eine Reihenschaltung von einem Frequenzvervielfacher 7 und einem Drehzahlgeber 8. Der Ausgang des Rechners 4 ist mit einem Eingang des Registriergeräts 5 gekoppelt. Der Ausgang des Frequenzvervielfachers 7 steht mit dem Steuereingang des Analog-Digital-Wandlers 3 in Verbindung. Der Ausgang der Steuereinheit 6 ist mit dem Steuereingang des Rechners 4 und dem Steuereingang des Registriergeräts 5 verbunden. Der Analysator des Schwingungsspektrums enthält eine Reihenschaltung aus einem Frequenz-Kode-Wandler 9 und einem Schalter 10 sowie eine Einheit 11 von Umschaltern. Der Eingang des Frequenz- Kode-Wandlers 9 ist mit dem Ausgang des Frequenzvervielfachers 7 verbunden, der mit einem in Abhängigkeit von der Sollaufhängung der Analyse des Schwingungsspektrums einstellbaren Multiplikationsfaktor ausgeführt ist. Die Einheit 11 von Umschaltern ist mit dem Steuereingang des Frequenzvervielfachers 7 verbunden. Der Steuereingang des Tiefpaßfilters 2 ist an den Ausgang des Schalters 10 gelegt. Das Tiefpaßfilter 2 (Fig. 2) ist aus aktiven RC-Filtern n-ter Ordnung aufgebaut und enthält k hintereinandergeschaltete aktive Glieder zweiter Ordnung 12₁, 12₂, . . ., 12₁, 12 i, . . ., 12 k, die eine verallgemeinerte Übertragungsfunktion von der Art The analyzer of the oscillation spectrum of a rotating machine contains a chopper converter 1 ( FIG. 1), which is connected to a low-pass filter 2, which is designed in the form of an adjustable low-pass filter 2 , and an analog-to-digital converter 3 , a computer 4 . An input of the analog-to-digital converter 3 is connected to the output of the low-pass filter 2 and its output is connected to an input of the computer 4 . The analyzer also contains a registration device 5 , a control unit 6 , a series connection of a frequency multiplier 7 and a speed sensor 8 . The output of the computer 4 is coupled to an input of the registration device 5 . The output of the frequency multiplier 7 is connected to the control input of the analog-digital converter 3 . The output of the control unit 6 is connected to the control input of the computer 4 and the control input of the registration device 5 . The analyzer of the oscillation spectrum contains a series connection of a frequency code converter 9 and a switch 10 and a unit 11 of changeover switches. The input of the frequency code converter 9 is connected to the output of the frequency multiplier 7 , which is designed with a multiplication factor that can be set as a function of the desired suspension of the analysis of the oscillation spectrum. The unit 11 of switches is connected to the control input of the frequency multiplier 7 . The control input of the low-pass filter 2 is connected to the output of the switch 10 . The low-pass filter 2 ( Fig. 2) is made up of active RC filters of the n-th order and contains k second-order active elements 12 ₁, 12 ₂,. . ., 12 ₁, 12 i ,. . ., 12 k , which has a generalized transfer function of the type
aufweisen, worin
p die komplexe Frequenz,
a₂, a₁, a₀, b₁, b₀ die frequenzunabhängigen Koeffizienten
sind.have wherein
p the complex frequency,
a₂, a₁, a₀, b₁, b₀ are the frequency independent coefficients.
Jedes aktive Glied 12₁, . . ., 12 k stellt ein Hochpaßglied, ein Tiefpaßglied oder ein Sperrglied in Abhängigkeit von den Sollparametern des Tiefpaßfilters 2 dar. Die Parameter der aufgezählten Glieder werden durch eine entsprechende Wahl der Koeffizienten a₁, a₂, a₀, b₁, b₀ im Ausdruck (1) vorgegeben.Each active link 12 ₁,. . ., 12 k represents a high-pass element, a low-pass element or a blocking element as a function of the desired parameters of the low-pass filter 2. The parameters of the elements listed are specified by a corresponding choice of the coefficients a₁, a₂, a₀, b₁, b₀ in expression (1) .
Die Steuereingänge der aktiven Glieder 12₁, 12₂, . . ., 12 k sind zusammengeschaltet und stellen den Steuereingang des Tiefpaßfilters 2 dar. Der Ausgang des aktiven Gliedes 12 k tritt als Ausgang des Tiefpaßfilters 2 auf. In Fig. 3 ist eine weitere Strukturschaltung des einstellbaren Tiefpaßfilters 2 wiedergegeben, das hintereinandergeschaltete aktive Glieder 12₁, . . ., 12 l, 12 i, . . ., 12₃, Rückkopplungsglieder 13₁, . . ., 13 l, 13 i, . . ., 13 k und einen Summator 14 enthält. Der Ausgang jedes aktiven Gliedes 12₁, 12₂, . . ., 12 k ist über das jeweilige Rückkopplungselement 13₁, 13₂, . . ., 13 k mit dem jeweiligen Eingang des Summators 14 verbunden. Der Informationseingang des Summators 14 dient als Eingang des Tiefpaßfilters 2, während der Ausgang des Summators 14 an den Eingang des aktiven Gliedes 12₁, gelegt ist. Die Steuereingänge der aktiven Glieder 12₁, . . ., 12 k sind zusammengeschaltet und dienen als Steuereingang des Tiefpaßfilters 2. Der Ausgang des aktiven Gliedes 12 k tritt als Ausgang des Tiefpaßfilters 2 auf. In Fig. 4 ist eine elektrische Schaltung des aktiven Gliedes 12 l dargestellt, das ein Tiefpaßglied darstellt. Mit Hilfe des vorliegenden aktiven Gliedes 12 l wird die Schnittfrequenz des Tiefpaßfilters 2 umgestellt. Das aktive Glied 12 l enthält einen gegengekoppelten Operationsverstärker 15, zwei frequenzbestimmende RC-Kreise. Der erste frequenzbestimmende RC-Kreis weist eine Einheit 16 von Widerständen und einen Kondensator 17 auf. Der zweite frequenzbestimmende RC-Kreis enthält eine Einheit 18 von Widerständen und einen Kondensator 19. Die Einheit 16 von Widerständen enthält m Widerstände 20, . . ., 20 r, . . . 20 m und m Umschalter 21₁, . . ., 21 r, . . ., 21 m, wobei die ersten Anschlüsse der Widerstände 20₁, . . ., 20 m zusammengeschaltet sind und als Eingang des aktiven Gliedes 12 l auftreten. Die zweiten Anschlüsse jedes Widerstandes 20₁, . . ., 20 m sind mit den ersten Anschlüssen der jeweiligen Umschalter 21₁, . . ., 21 m verbunden, deren zweite Anschlüsse zusammen- und an den ersten Anschluß des Kondensators 17 angeschaltet sind. Der zweite Anschluß des Kondensators 17 ist an den Ausgang des Operationsverstärkers 15 geführt, der als Ausgang des aktiven Gliedes 12 l dient. Die Einheit 18 von Widerständen enthält m Widerstände 22₁, . . ., 22 r, . . ., 22 m und m Umschalter 23₁, . . ., 23 r, . . ., 23 m. Die ersten Anschlüsse der Widerstände 22₁, . . ., 22 m sind zusammen- und an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 15 und an den ersten Anschluß des Kondensators 19 angeschaltet, dessen zweiter Anschluß an eine gemeinsame Leitung 24 angekoppelt ist. Die zweiten Anschlüsse jedes Widerstandes 22₁, . . ., 22 m sind an die ersten Anschlüsse der jeweiligen Umschalter 23₁, . . ., 23 m gelegt. Die zweiten Anschlüsse der Umschalter 23₁, . . ., 23 m sind zusammengeschaltet und mit den zweiten Anschlüssen der Umschalter 21₁, . . ., 21 m gekoppelt. Die Widerstände 20₁, 20 m und 22₁, . . ., 22 m werden durch die Umschalter 21₁, . . ., 21 m und 23₁, . . ., 23 m in Abhängigkeit von den Sollparametern des vorliegenden aktiven Gliedes 12 l synchron geschaltet. Jedes Glied 12₁, . . ., 12 k wird in ähnlicher Weise ausgeführt.The control inputs of the active elements 12 ₁, 12 ₂,. . ., 12 k are interconnected and represent the control input of the low-pass filter 2. The output of the active element 12 k occurs as the output of the low-pass filter 2 . In Fig. 3 a further structural circuit of the adjustable low-pass filter 2 is shown , the series-connected active elements 12 ₁,. . ., 12 l , 12 i,. . ., 12 ₃, feedback elements 13 ₁,. . ., 13 l , 13 i,. . ., 13 k and a summator 14 contains. The output of each active link 12 ₁, 12 ₂,. . ., 12 k is via the respective feedback element 13 ₁, 13 ₂,. . ., 13 k connected to the respective input of the summator 14 . The information input of the summator 14 serves as the input of the low-pass filter 2 , while the output of the summator 14 is connected to the input of the active element 12 1. The control inputs of the active elements 12 ₁,. . ., 12 k are interconnected and serve as the control input of the low-pass filter 2 . The output of the active element 12 k occurs as the output of the low-pass filter 2 . In Fig. 4, an electrical circuit of the active member 12 l is shown, which is a low-pass element. With the help of the present active element 12 l , the cutting frequency of the low-pass filter 2 is changed. The active element 12 l contains a negative feedback operational amplifier 15 , two frequency-determining RC circuits. The first frequency-determining RC circuit has a unit 16 of resistors and a capacitor 17 . The second frequency-determining RC circuit contains a unit 18 of resistors and a capacitor 19 . The unit 16 of resistors contains m resistors 20 ,. . ., 20 r ., . . 20 m and m switch 21 ₁,. . ., 21 r,. . ., 21 m , the first terminals of the resistors 20 ₁,. . ., 20 m are interconnected and occur as the input of the active link 12 l . The second terminals of each resistor 20 ₁,. . ., 20 m are with the first connections of the respective switch 21 ₁,. . ., 21 m connected, the second connections of which are connected and connected to the first connection of the capacitor 17 . The second connection of the capacitor 17 is connected to the output of the operational amplifier 15 , which serves as the output of the active element 12 l . The unit 18 of resistors contains m resistors 22 ₁,. . ., 22 r,. . ., 22 m and m switch 23 ₁,. . ., 23 r,. . ., 23 m . The first connections of the resistors 22 ₁,. . ., 22 m are connected together and connected to the non-inverting input of the operational amplifier 15 and to the first connection of the capacitor 19 , the second connection of which is coupled to a common line 24 . The second terminals of each resistor 22 ₁,. . ., 22 m are to the first connections of the respective switch 23 ₁,. . ., Placed 23 m . The second connections of the switch 23 ₁,. . ., 23 m are interconnected and with the second connections of the switch 21 ₁,. . ., 21 m coupled. The resistors 20 ₁, 20 m and 22 ₁,. . ., 22 m are by the switch 21 ₁,. . ., 21 m and 23 ₁,. . ., 23 m synchronously switched depending on the target parameters of the present active member 12 l . Each link 12 ₁,. . ., 12 k is carried out in a similar manner.
In Fig. 5 ist ein Strukturschaltbild eines breitbandigen Analog-Digital-Frequenzvervielfachers 7 enthält eine Reihenschaltung von einem Integrierverstärker 25 und einem Impulsgenerator 26. Der Frequenzvervielfacher 7 weist eine Koinzidenzeinheit 27, einen Impulszähler 28 und einen Schalter 29 auf. Der erste Eingang der Koinzidenzeinheit 27 ist mit dem Ausgang des Impulszählers 28 verbunden, der zweite Eingang der Koinzidenzeinheit 27 wirkt als Steuereingang des Frequenzvervielfachers 7 und ihr Ausgang ist mit dem Eingang des Integrierverstärkers 25 und mit dem ersten Eingang des Schalters 29 verbunden. Der zweite Eingang des Schalters 29 ist mit dem Ausgang des gesteuerten Impulsgenerators 26 verbunden und dessen Ausgang an den Zähleingang des Zählers 28 geschaltet, dessen Löscheingang als Eingang des Frequenzvervielfachers 7 fungiert. Der Ausgang des Impulsgenerators 26 wird als Ausgang des Frequenzvervielfachers 7 benutzt.In Fig. 5 is a structural diagram of a wideband analog-to-digital frequency multiplier 7 includes a series circuit of an integrating amplifier 25 and a pulse generator 26. The frequency multiplier 7 has a coincidence unit 27 , a pulse counter 28 and a switch 29 . The first input of the coincidence unit 27 is connected to the output of the pulse counter 28 , the second input of the coincidence unit 27 acts as a control input of the frequency multiplier 7 and its output is connected to the input of the integrating amplifier 25 and to the first input of the switch 29 . The second input of the switch 29 is connected to the output of the controlled pulse generator 26 and its output is connected to the counter input of the counter 28 , the clearing input of which acts as the input of the frequency multiplier 7 . The output of the pulse generator 26 is used as the output of the frequency multiplier 7 .
Fig. 6 zeigt ein Strukturschaltbild eines Ziffernimpuls- Frequenzvervielfachers 7. Der Frequenzvervielfacher 7 enthält einen Summenzähler 30, eine Einheit 31 von Schaltern, eine Speichereinheit 32. Der erste Eingang der Einheit 31 von Schaltern ist mit dem Ausgang des Summenzählers 30 und deren Steuereingang mit dem Löscheingang des Summenzählers 30 verbunden, welcher als Eingang des Frequenzvervielfachers 7 dient. Der Frequenzvervielfacher 7 weist auch eine Einheit 33 von Schaltern, einen Subtraktionszähler 34 auf, dessen Ausgang als Ausgang des Frequenzvervielfachers 7 dient und an den Steuereingang der Einheit 33 von Schaltern geführt ist. Der Frequenzvervielfacher 7 enthält einen Impulsgenerator 35, einen Frequenzteiler 36, dessen Eingang mit einem Ausgang des Impulsgenerators 35 und mit einem Eingang des Impulszählers 34 und dessen Ausgang mit dem Zähleingang des Summenzählers 30 verbunden ist. Der Ausgang der Einheit 33 von Schaltern ist an einen Eingang des Subtraktionszählers 34 und deren Eingang an den Ausgang der Speichereinheit 32 angeschlossen, deren Eingang mit dem Ausgang der Einheit 31 von Schaltern verbunden ist. Der Steuereingang des Frequenzteilers 36 dient als Steuereingang des Frequenzvervielfachers 7. Fig. 6 is a structural diagram showing a frequency multiplier Ziffernimpuls-. 7 The frequency multiplier 7 contains a totalizer 30 , a unit 31 of switches, a storage unit 32 . The first input of the unit 31 of switches is connected to the output of the totalizer 30 and its control input to the clearing input of the totalizer 30 , which serves as the input of the frequency multiplier 7 . The frequency multiplier 7 also has a unit 33 of switches, a subtraction counter 34 , the output of which serves as the output of the frequency multiplier 7 and is routed to the control input of the unit 33 of switches. The frequency multiplier 7 contains a pulse generator 35 , a frequency divider 36 , the input of which is connected to an output of the pulse generator 35 and to an input of the pulse counter 34 and the output of which is connected to the counting input of the totalizer 30 . The output of the unit 33 of switches is connected to an input of the subtraction counter 34 and its input to the output of the storage unit 32 , the input of which is connected to the output of the unit 31 of switches. The control input of the frequency divider 36 serves as the control input of the frequency multiplier 7 .
Der Analysator des Schwingungsspektrums einer rotierenden Maschine arbeitet wie folgt.The analyzer of the vibration spectrum of a rotating Machine works as follows.
Das Schwingungssignal von der rotierenden Maschine (in Fig. ist die Maschine nicht angedeutet), das durch den Zerhackerumformer 1 (Fig. 1) empfangen wird, gelangt auf einen Eingang des Tiefpaßfilters 2. Im Tiefpaßfilter 2 wird mit Hilfe der aktiven Glieder 12₁, . . ., 12 k (Fig. 2) und der Rückkopplungsglieder 13₁, . . ., 13 k ein Durchlaßband gebildet. Das Tiefpaßfilter 2 (Fig. 1) beschränkt die obere Grenze des Signalspektrums. Dann wird das Signal auf einen Eingang des Analog-Digital- Wandlers 3 gegeben. Im Analog-Digital-Wandler 3 wird es nach der Amplitude und Zeit mit einer Abtastfrequenz f₁ gequantelt, die der Rotationsfrequenz f₂ der Maschine proportional ist. Die Rotationsfrequenz f₂ der Maschine wird durch den Drehzahlgeber 8 erfaßt und gelangt auf einen Eingang des Frequenzvervielfachers 7.The oscillation signal from the rotary machine (in Fig., The machine is not indicated), which is received by the Zerhackerumformer 1 (Fig. 1), is applied to an input of the low-pass filter. 2 In the low-pass filter 2 with the help of the active elements 12 ₁,. . ., 12 k ( Fig. 2) and the feedback elements 13 ₁,. . ., 13 k formed a pass band. The low-pass filter 2 ( Fig. 1) limits the upper limit of the signal spectrum. Then the signal is given to an input of the analog-digital converter 3 . In the analog-to-digital converter 3 , it is quantized according to the amplitude and time with a sampling frequency f 1, which is proportional to the rotation frequency f 2 of the machine. The rotation frequency f₂ of the machine is detected by the speed sensor 8 and reaches an input of the frequency multiplier 7th
Die Abtastfrequenz f₁ des Schwingungssignals am Ausgang des Frequenzvervielfachers 7 lautet alsoThe sampling frequency f₁ of the vibration signal at the output of the frequency multiplier 7 is therefore
f₁ = k₁ f₂, (2)f₁ = k₁ f₂, (2)
worin k₁ der Frequenzmultiplikationsfaktor ist.where k₁ is the frequency multiplication factor.
Da die Abtastfrequenz f₁ des Schwingungssignals mit der Maximalfrequenz f₃ des Spektrums des zu analysierenden Schwingungssignals durch eine BeziehungSince the sampling frequency f₁ of the vibration signal with the maximum frequency f₃ of the spectrum to be analyzed Vibration signal through a relationship
f₁ < 2 f₃ (3)f₁ <2 f₃ (3)
verbunden ist, so geht aus den Beziehungen (2) und (3) hervor, daß sich bei einer Änderung der Rotationsfrequenz f₂ der Maschine die Maximalfrequenz f₃ des Spektrums des zu analysierenden Schwingungssignals ändert.is connected, the relationships (2) and (3) shows that when the rotational frequency changes f₂ the machine the maximum frequency f₃ of the spectrum of the vibration signal to be analyzed changes.
Vom Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 3 gelangt die Information im Digitalkode auf einen Eingang des Rechners 4, der den Algorithmus einer schnellen Fourier- Transformation realisiert. Hierbei ergibt sich das Auflösungsvermögen Δf der Analyse nach den Frequenzen zuFrom the output of the analog-to-digital converter 3 , the information in the digital code reaches an input of the computer 4 , which implements the algorithm of a fast Fourier transformation. The resolution Δf results from the analysis according to the frequencies
worin
Δf das Auflösungsvermögen,
N die Zahl der Ablesungen des Schwingungssignals
nach der Umwandlung des Schwingungssignals in eine diskrete
Form sind.wherein
Δf the resolving power,
N is the number of readings of the vibration signal after the vibration signal is converted to a discrete form.
Eine beliebige Frequenz fg = g · Δf im Schwingungsspektrum kann also wie folgtAny frequency f g = g · Δf in the oscillation spectrum can therefore be as follows
geschrieben werden, worin g die Ordnungszahl der Frequenz im Schwingungsspektrum (g = 1, 2, 3, . . ., N-1) ist.be written in what g is the atomic number of the frequency in the oscillation spectrum (g = 1, 2, 3,..., N-1).
Aus der Beziehung (5) folgt, daß das Verhältnis einer beliebigen Frequenzkomponente einer erzwungenen Schwingung zur Rotationsfrequenz f₂ der Maschine bei einer beliebigen Geschwindigkeit dank der sich synchron zur Frequenz f₂ ändernden Frequenz fg konstant bleibt und nur von den Vervielfachungsfaktoren g und k₁ abhängig ist, alsoFrom the relationship (5) it follows that the ratio of any frequency component of a forced vibration to the rotational frequency f₂ of the machine remains constant at any speed thanks to the frequency f g which changes synchronously with the frequency f₂ and is only dependent on the multiplication factors g and k 1, so
Um die Spektralverzerrungen infolge von durch die Änderung der Abtastfrequenz f₁ verursachten, am Ausgang des Frequenzvervielfachers 7 nach der Digitalverarbeitung der Signale auftretenden Interferenzüberlagerungen zu vermeiden, ist im Analysator die Möglichkeit einer automatischen Änderung der Durchlaßbandbreite des Tiefpaßfilters 2 vorgesehen, was zu einer Erhöhung der Aussagesicherheit der Analyse des Schwingungsspektrums führt.In order to avoid the spectral distortions caused by the change in the sampling frequency f 1 at the output of the frequency multiplier 7 after the digital processing of the signals interference interference, the analyzer provides the possibility of an automatic change in the pass bandwidth of the low-pass filter 2 , which increases the reliability of the Analysis of the vibration spectrum leads.
Die Steuerung der Durchlaßbandbreite oder der Schnittfrequenz des Tiefpaßfilters 2 geschieht wie folgt. Mit Hilfe des Frequenz-Kode-Wandlers 9 wird die Abtastfrequenz f₁ vom Ausgang des Frequenzvervielfachers 7 in einen Kode umgesetzt, der in den Schalter 10 gelangt. Der Schalter 10 läßt die frequenzabhängigen Glieder im Tiefpaßfilter 2 umschalten, wodurch dessen Schnittfrequenz oder Durchlaßbandbreite umgestellt werden. Der angemeldete Analysator realisiert also, ohne die Drehzahl der Maschine zu messen, eine Abtrennung nicht nur der Grundschwingung des Maschinenläufers, die der Rotationsfrequenz f₂ entspricht, und deren anderer Oberschwingungen, sondern auch der Komponenten der Zwangsschwingung anderer rotierender Teile der Maschine, die mit der Hauptwelle derselben kinematisch gekoppelt sind. Die Rotationsfrequenz dieser Maschinenteile kann sowohl kleiner als auch größer als die Rotationsfrequenz f₂ der Maschine sein.The control of the pass bandwidth or the cutting frequency of the low-pass filter 2 is done as follows. With the help of the frequency-code converter 9 , the sampling frequency f 1 is converted from the output of the frequency multiplier 7 into a code which enters the switch 10 . The switch 10 allows the frequency-dependent elements in the low-pass filter 2 to be switched over, as a result of which its cutting frequency or pass bandwidth is changed over. The registered analyzer realizes, without measuring the speed of the machine, a separation not only of the basic vibration of the machine rotor, which corresponds to the rotation frequency f₂, and its other harmonics, but also of the components of the forced vibration of other rotating parts of the machine, which are connected to the main shaft the same are kinematically coupled. The rotation frequency of these machine parts can be both smaller and larger than the rotation frequency f₂ of the machine.
Aus der Beziehung (6) folgt, daß bei den vorgesehenen N und g die Änderung der relativen Auflösung einer synchronen Spektralanalyse durch eine entsprechende Wahl des Multiplikationsfaktors k₁ erreicht wird. Die Wahl des Faktors k kann durch den Operateur von Hand mit Hilfe der Einheit 11 von Umschaltern vorgenommen werden. Ist k₁ = 10, z. B. bei N = 512 und g = 1, 2. . . 150 vorgegeben, so erhält man die relative Auflösung der Analyse gleich 0,0195 und den Analysenbereich von 0,0195 bis 2,93 der Grundschwingung. Derartiger Sachverhalt ist für die Untersuchungen von Maschinen mit untersetzenden Getrieben kennzeichnend.From the relationship (6) it follows that with the provided N and g the change in the relative resolution of a synchronous spectral analysis is achieved by an appropriate choice of the multiplication factor k 1. The operator can select the factor k by hand using the unit 11 of change-over switches. Is k₁ = 10, e.g. B. at N = 512 and g = 1, 2.. . Given 150, the relative resolution of the analysis is equal to 0.0195 and the analysis range from 0.0195 to 2.93 of the fundamental. Such a situation is characteristic for the investigation of machines with reduction gears.
Bei k₁ = 100 beträgt die Auflösung 0,0195 und der Bereich der synchronen Analyse dementsprechend von 0,195 bis 29,3, d. h. in diesem Fall unterliegen der Analyse Oberschwingungsfrequenzen.At k₁ = 100, the resolution is 0.0195 and Range of synchronous analysis accordingly from 0.195 to 29.3, d. H. in this case subject to analysis Harmonic frequencies.
Die Registrierung des resultierenden Schwingungsspektrums der rotierenden Maschinen erfolgt mit Hilfe des Registriergeräts 5 an einer relativen Frequenzskala, die beispielsweise auf die Rotationsfrequenz des Motors der zu untersuchenden Maschine bezogen ist. Bei beliebigen Änderungen der Geschwindigkeit der Maschine und des Multiplikationsfaktors k₁ des Frequenzvervielfachers 7 werden Verzerrungen des resultierenden Schwingungsspektrums eliminiert, denn jedesmal wird eine optimale Durchlaßbandbreite des Tiefpaßfilters 2 eingestellt. Der Arbeitsbeginn des Registriergeräts 5 ist stets mit dem Vorgang der Informationsausgabe vom Rechner 4 synchronisiert. Diese Synchronisierung erfolgt mit Hilfe der Steuereinheit 6. Auf dem Registriergerät 5 wird ein Ergebnis der Analyse des Schwingungsspektrums registriert, nach dem auf den technischen Zustand der zu untersuchenden Maschine geschlossen wird.The registration of the resulting vibration spectrum of the rotating machines takes place with the aid of the registration device 5 on a relative frequency scale, which is related for example to the rotation frequency of the motor of the machine to be examined. With any changes in the speed of the machine and the multiplication factor k 1 of the frequency multiplier 7 , distortions of the resulting oscillation spectrum are eliminated, because each time an optimal pass bandwidth of the low-pass filter 2 is set. The start of work of the registration device 5 is always synchronized with the process of information output from the computer 4 . This synchronization takes place with the help of the control unit 6 . A result of the analysis of the vibration spectrum is registered on the registration device 5 , after which the technical condition of the machine to be examined is concluded.
Es sei auf die Arbeit des breitbandigen Analog- Digital-Frequenzvervielfachers 7 (Fig. 5) näher eingegangen. Nach der Nullstellung des Impulszählers 28 treffen an seinem Zähleingang über den Schalter 29 Impulse vom Impulsgenerator 26 ein. Vom Impulszähler 28 gelangt die Impulszahl im Binärkode auf den ersten Eingang der Koinzidenzeinheit 27, deren zweiter Eingang mit einem Signal von der Einheit 11 von Umschaltern belegt wird, das einer Zahl im Binärkode entspricht, welche den Frequenzmultiplikationsfaktor k₁ bestimmt. Bei einer Koinzidenz der Kodes erscheint am Ausgang der Koinzidenzeinheit 27 ein Impuls, dessen Bildung beim Eintreffen des nächsten Impulses mit der Frequenz f₂ endet. Dieser Impuls trifft auf den Integrierverstärker 25 und den Eingang des Schalters 29, wodurch für die Dauer dieses Impulses das Eintreffen der Impulse am Zähler 28 vom Generator 26 gesperrt wird. Das Signal vom Integrierverstärker 26 wird auf den Generator 26 gegeben, der auf die Frequenz f₁ eingestellt ist.The work of the broadband analog-digital frequency multiplier 7 ( FIG. 5) will be discussed in more detail. After the pulse counter 28 has been reset, pulses from the pulse generator 26 arrive at its counter input via the switch 29 . From the pulse counter 28 , the number of pulses in the binary code reaches the first input of the coincidence unit 27 , the second input of which is occupied by a signal from the unit 11 of switches, which corresponds to a number in the binary code which determines the frequency multiplication factor k 1. If the codes coincide, a pulse appears at the output of the coincidence unit 27 , the formation of which ends at the frequency f 2 when the next pulse arrives. This pulse strikes the integrating amplifier 25 and the input of the switch 29 , as a result of which the arrival of the pulses at the counter 28 is blocked by the generator 26 for the duration of this pulse. The signal from the integrating amplifier 26 is given to the generator 26 , which is set to the frequency f 1 .
Indem also der Kode am Eingang der Koinzidenzeinheit 27 mit Hilfe der Einheit 11 von Umschaltern geändert wird, wird der Multiplikationsfaktor k₁ des Frequenzvervielfachers 7 (Fig. 1) geregelt, von dessen Ausgang das Signal auf den Frequenz-Kode-Wandler 9 gelangt, um die Schnittfrequenz des Tiefpaßfilters 2 zu steuern.Thus, by changing the code at the input of the coincidence unit 27 with the help of the unit 11 of switches, the multiplication factor k 1 of the frequency multiplier 7 ( FIG. 1) is regulated, from the output of which the signal reaches the frequency code converter 9 by the Control the cutting frequency of the low-pass filter 2 .
Es soll auf die Arbeit des Frequenzvervielfachers 7 eingegangen werden, dessen Strukturschaltbild in Fig. 6 dargestellt ist.The work of the frequency multiplier 7 , the structure of which is shown in FIG. 6, will be discussed.
In der Zeitperiode zwischen Impulsen, die mit der Frequenz f₂ am Löscheingang des Summenzählers 30 ankommen, wird in diesem eine Impulszahl Q gespeichert, die sich zuIn the time period between pulses arriving at the frequency f₂ at the erase input of the totalizer 30 , a pulse number Q is stored in this, which increases
ergibt; hierbei bedeuten:
f₄ die Frequenz des Generators 35,
k₂ das Teilungsverhältnis des Frequenzteilers 36,
T die Folgeperiode der Eingangsimpulse.results; here mean:
f₄ the frequency of the generator 35 ,
k₂ the division ratio of the frequency divider 36 ,
T the subsequent period of the input pulses.
Vor jeder Nullung des Zählers 30 wird die gespeicherte Impulszahl Q über die Einheit 31 von Schaltern in die Speichereinheit 32 eingetragen. Aus der Speichereinheit 32 wird das der Impulszahl Q zugeordnete Signal periodisch mit der Frequenz der Erscheinung der Impulse am Ausgang des Zählers 34 über die Einheit 33 von Schaltern in den Zähler 34 eingetragen. Im Zähler 34 wird die Impulszahl Q mit der Frequenz f₄ des Generators 35 abgelesen. Hierbei wird die Impulsfrequenz am Ausgang des Zählers 34 gleich der Abtastfrequenz f₁ sein und errechnet sich aus der BeziehungBefore each counter 30 is zeroed, the stored pulse number Q is entered into the storage unit 32 via the unit 31 of switches. From the memory unit 32 , the signal assigned to the number of pulses Q is entered periodically with the frequency of the appearance of the pulses at the output of the counter 34 via the unit 33 of switches in the counter 34 . In the counter 34 , the number of pulses Q is read with the frequency f₄ of the generator 35 . Here, the pulse frequency at the output of the counter 34 will be equal to the sampling frequency f 1 and is calculated from the relationship
Der Frequenzmultiplikationsfaktor k₁ des Frequenzvervielfachers 7 wird also zahlenmäßig dem Teilungsverhältnis k₂ des Frequenzteilers 36 sein, dessen Steuerung mit Hilfe der Einheit 11 von Umschaltern 11 vorgenommen wird. Indem also der Kode am Eingang des Frequenzteilers 36 mit Hilfe der Einheit 11 von Umschaltern geändert wird, wird der Multiplikationsfaktor k₁ des Frequenzvervielfachers 7 geregelt. Das Signal vom Ausgang des Frequenzvervielfachers 7 gelangt zum Frequenz-Kode-Wandler 9, um die Schnittfrequenz des Tiefpaßfilters 2 (Fig. 1) in Abhängigkeit von der Sollauflösung der Analyse des Schwingungsspektrums zu steuern.The frequency multiplication factor k 1 of the frequency multiplier 7 will thus be numerically the division ratio k 2 of the frequency divider 36 , the control of which is carried out with the help of the unit 11 of switches 11 . Thus, by changing the code at the input of the frequency divider 36 with the help of the unit 11 of switches, the multiplication factor k 1 of the frequency multiplier 7 is regulated. The signal from the output of the frequency multiplier 7 passes to the frequency code converter 9 in order to control the cutting frequency of the low-pass filter 2 ( FIG. 1) as a function of the desired resolution of the analysis of the oscillation spectrum.
Die vorliegende Erfindung gestattet es, durch Regelung der Auflösung der Spektralanalyse und durch eine automatische Regelung der Durchlaßbandbreite, die die Interferenzverzerrungen der Ergebnisse der Analyse des Schwingungsspektrums eliminiert, die Aussagesicherheit der Analyse des Schwingungsspektrums zu erhöhen.The present invention allows by regulation the resolution of the spectral analysis and by a automatic regulation of the pass bandwidth, which the Interference distortion of the results of the analysis of the Vibration spectrum eliminated, the reliability of the information to increase the analysis of the vibration spectrum.
Claims (3)
einen Zerhackerumformer (1), der mit einem Tiefpaßfilter (2) verbunden ist, das k hintereinandergeschaltete aktive Glieder (12₁, . . ., 12 l, 12 i, . . ., 12 k) aufweist, deren jedes einen Operationsverstärker (15) und frequenzbestimmende RC-Kreise umfaßt,
einen Analog-Digital-Wandler (3), dessen Eingang mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters (2) gekoppelt ist,
einen Rechner (4),
ein Registriergerät (5), wobei ein Eingang des Rechners (4) mit dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (3) und sein Ausgang mit einem Eingang des Registriergeräts (5) verbunden ist,
eine Reihenschaltung von einem Drehzahlgeber (8) und einem Frequenzvervielfacher (7), dessen Ausgang mit dem Steuereingang des Analog-Digital-Wandlers (3) gekoppelt ist,
eine Steuereinheit (6), deren Ausgang mit dem Steuereingang des Rechners (4) in Verbindung steht,
enthält,
gekennzeichnet durch
eine Reihenschaltung von einem Frequenz-Kode-Wandler (9) und
einem Schalter (10), wobei der Eingang des Frequenz- Kode-Wandlers (9) mit dem Ausgang des Frequenzvervielfachers (7) verbunden ist, der mit einem in Abhängigkeit von der Sollauflösung der Analyse des Schwingungsspektrums regelbaren Multiplikationsfaktor ausgeführt ist,
eine Einheit (11) von Umschaltern, die mit dem Steuereingang des Frequenzvervielfachers (7) verbunden ist,
wobei das Tiefpaßfilter (2) in Form eines einstellbaren Tiefpaßfilters (2) ausgeführt ist, in dem jeder frequenzbestimmende RC-Kreis jedes aktiven Gliedes (12₁, . . ., 12 l, 12 i, . . ., 12 k) eine Einheit (16, 18) von Widerständen besitzt, die m Widerstände (20₁, . . ., 20 r, . . ., 20 m, 22₁, . . ., 22 r, . . ., 22 m) und m Umschalter (21₁, . . ., 21 m, . . ., 21 m, 23₁, . . ., 23 r, . . ., 23 m) umfaßt, wobei jeder Widerstand (20₁, . . ., 20 r, . . ., 20 m, 22₁, . . ., 22 r, . . ., 22 m) in Reihe mit dem zugeordneten Umschalter (21₁, . . ., 21 r, . . ., 21 m, 23 l, . . ., 23 r, . . ., 23 m) liegt,
der Steuereingang des einstellbaren Tiefpaßfilters (2) mit dem Ausgang des Schalters (10), der Ausgang der Steuereinheit (6) mit dem Steuereingang des Registriergeräts (5) verbunden ist.1. Analyzer of the vibration spectrum of a rotating machine, the
a chopper converter ( 1 ), which is connected to a low-pass filter ( 2 ), the k series connected active elements ( 12 ₁,.., 12 l , 12 i ,..., 12 k ), each of which has an operational amplifier ( 15 ) and frequency-determining RC circuits,
an analog-digital converter ( 3 ), the input of which is coupled to the output of the low-pass filter ( 2 ),
a computer ( 4 ),
a recording device ( 5 ), an input of the computer ( 4 ) being connected to the output of the analog-digital converter ( 3 ) and its output being connected to an input of the recording device ( 5 ),
a series connection of a speed sensor ( 8 ) and a frequency multiplier ( 7 ), the output of which is coupled to the control input of the analog-digital converter ( 3 ),
a control unit ( 6 ), the output of which is connected to the control input of the computer ( 4 ),
contains
marked by
a series connection of a frequency-code converter ( 9 ) and
a switch ( 10 ), the input of the frequency code converter ( 9 ) being connected to the output of the frequency multiplier ( 7 ), which is designed with a multiplication factor that can be regulated as a function of the desired resolution of the analysis of the oscillation spectrum,
a unit ( 11 ) of change-over switches which is connected to the control input of the frequency multiplier ( 7 ),
wherein the low-pass filter ( 2 ) is in the form of an adjustable low-pass filter ( 2 ) in which each frequency-determining RC circuit of each active element ( 12 ₁,..., 12 l , 12 i ,..., 12 k ) is a unit ( 16, 18 ) of resistors, the m resistors ( 20 ₁,..., 20 r ,..., 20 m , 22 ₁,..., 22 r ,..., 22 m ) and m switches (21 ₁........., 21 m,., 21 m, 23 ₁,., r 23,., 23 m), said.. each resistor (20 ₁,., 20 R ,..., 20 m , 22 ₁,..., 22 r ,..., 22 m ) in series with the assigned switch ( 21 ₁,.., 21 r ,..., 21 m , 23 l , ... , 23 r , ... , 23 m ),
the control input of the adjustable low-pass filter ( 2 ) is connected to the output of the switch ( 10 ), the output of the control unit ( 6 ) is connected to the control input of the recording device ( 5 ).
eine Reihenschaltung aus einem Integrierverstärker (25) und einem Impulsgenerator (26),
einen Schalter (29),
eine Koinzidenzeinheit (27), deren Ausgang mit dem Eingang des Integrierverstärkers (25) und mit dem ersten Eingang des Schalters (29) verbunden ist, während der zweite Eingang des Schalters (29) mit dem Ausgang des Impulsgenerators (26) gekoppelt ist, der als Ausgang des Frequenzvervielfachers (7) dient,
einen Impulszähler (28), dessen Ausgang mit dem ersten Eingang der Koinzidenzeinheit (27) verbunden ist, deren zweiter Eingang als Steuereingang des Frequenzvervielfachers (7) dient, wobei der Zähleingang des Impulszählers (28) mit dem Ausgang des Schalters (29) verbunden ist und dessen Löscheingang den Eingang des Frequenzvervielfachers (7) bildet,
enthält.2. Analyzer of the vibration spectrum of a rotating machine according to claim 1, characterized in that the frequency multiplier ( 7 )
a series circuit comprising an integrating amplifier ( 25 ) and a pulse generator ( 26 ),
a switch ( 29 ),
a coincidence unit ( 27 ), the output of which is connected to the input of the integrating amplifier ( 25 ) and to the first input of the switch ( 29 ), while the second input of the switch ( 29 ) is coupled to the output of the pulse generator ( 26 ) which serves as the output of the frequency multiplier ( 7 ),
a pulse counter ( 28 ), the output of which is connected to the first input of the coincidence unit ( 27 ), the second input of which serves as the control input of the frequency multiplier ( 7 ), the counting input of the pulse counter ( 28 ) being connected to the output of the switch ( 29 ) and whose quenching input forms the input of the frequency multiplier ( 7 ),
contains.
einen Summenzähler (30),
eine Einheit (31) von Schaltern, deren ersten Eingang mit dem Ausgang des Summenzählers (30) und deren Steuereingang mit dem als Eingang des Frequenzvervielfachers (7) wirkenden Löscheingang des Summenzählers (30) in Verbindung steht,
eine Speichereinheit (32),
eine Einheit (33) von Schaltern, deren Eingang mit dem Ausgang der Speichereinheit (32) verbunden ist, deren Eingang an den Ausgang der Einheit (31) von Schaltern angeschlossen ist,
einen Subtraktionsfaktor (34),
einen Impulsgenerator (35), der mit einem Eingang des Subtraktionszählers (34) verbunden ist, dessen Ausgang als Ausgang des Frequenzvervielfachers (7) dient und an den Steuereingang der Einheit (33) von Schaltern gelegt ist, deren Ausgang an einen Eingang des Subtraktionszählers (34) angeschlossen ist,
einen Frequenzteiler (36), dessen Eingang mit dem Impulsgenerator (35) und dessen Ausgang mit dem Zähleingang des Summenzählers (30) verbunden ist, während dessen Steuereingang als Steuereingang des Frequenzvervielfachers (7) fungiert,
enthält.3. Analyzer of the vibration spectrum of a rotating machine according to claim 1, characterized in that the frequency multiplier ( 7 )
a totalizer ( 30 ),
a unit ( 31 ) of switches, the first input of which is connected to the output of the totalizer ( 30 ) and the control input of which is connected to the quenching input of the totalizer ( 30 ) acting as the input of the frequency multiplier ( 7 ),
a storage unit ( 32 ),
a unit ( 33 ) of switches, the input of which is connected to the output of the storage unit ( 32 ), the input of which is connected to the output of the unit ( 31 ) of switches,
a subtraction factor ( 34 ),
a pulse generator ( 35 ) which is connected to an input of the subtraction counter ( 34 ), the output of which serves as the output of the frequency multiplier ( 7 ) and is connected to the control input of the unit ( 33 ) of switches, the output of which is connected to an input of the subtraction counter ( 34 ) is connected,
a frequency divider ( 36 ), the input of which is connected to the pulse generator ( 35 ) and the output of which is connected to the counting input of the totalizer ( 30 ), the control input of which acts as the control input of the frequency multiplier ( 7 ),
contains.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3930689A DE3930689A1 (en) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | Rotating machine vibration spectrum analyser - contains frequency code converter driven by frequency multiplier with gain dependent on desired sensitivity |
| FR8912270A FR2652158A1 (en) | 1989-09-14 | 1989-09-19 | VIBRATION SPECTRUM ANALYZER OF A ROTATING MACHINE. |
| DD90343866A DD297634A5 (en) | 1989-09-14 | 1990-09-06 | Phosphoric acid esters, process for their preparation and their use as dispersing agents |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3930689A DE3930689A1 (en) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | Rotating machine vibration spectrum analyser - contains frequency code converter driven by frequency multiplier with gain dependent on desired sensitivity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3930689A1 true DE3930689A1 (en) | 1991-03-28 |
Family
ID=6389401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3930689A Withdrawn DE3930689A1 (en) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | Rotating machine vibration spectrum analyser - contains frequency code converter driven by frequency multiplier with gain dependent on desired sensitivity |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD297634A5 (en) |
| DE (1) | DE3930689A1 (en) |
| FR (1) | FR2652158A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0769698A1 (en) * | 1995-10-18 | 1997-04-23 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for optically measuring rotational speed of combustion engines, in particular in vehicles |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3731188A (en) * | 1971-04-19 | 1973-05-01 | Tracor | Signal analysis of multiplicatively related frequency components in a complex signal |
| US3938394A (en) * | 1973-11-30 | 1976-02-17 | Ird Mechanalysis, Inc. | Combination balance analyzer and vibration spectrum analyzer |
| GB2050094A (en) * | 1979-05-29 | 1980-12-31 | Derritron Electronics Ltd | Swept oscillator systems |
-
1989
- 1989-09-14 DE DE3930689A patent/DE3930689A1/en not_active Withdrawn
- 1989-09-19 FR FR8912270A patent/FR2652158A1/en not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-09-06 DD DD90343866A patent/DD297634A5/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0769698A1 (en) * | 1995-10-18 | 1997-04-23 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for optically measuring rotational speed of combustion engines, in particular in vehicles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2652158A1 (en) | 1991-03-22 |
| DD297634A5 (en) | 1992-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |