RU2125248C1 - Device for vibroacoustic diagnostics of machines - Google Patents

Abstract

FIELD: flaw detection. SUBSTANCE: device has vibration signal pickup provided with matching facility and measuring unit. Matching facility is connected to the first input of scaling amplifier connected through low-pass filter and compensated rectifier to diagonally opposite pair of terminals of resistive bridge and to indicator of relation of signal amplitude value to its root-mean-square value. One link of resistive bridge includes thermally-dependent detector. Diagonally opposite pair of bridge terminals is connected through controller to the second control input of scaling amplifier and to input of measuring converter which converts control signal to parameter signal of root-mean-square value at the first input of scaling amplifier. EFFECT: provision for flaw detection at early stage, simplified construction. 5 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля текущего технического состояния действующего технологического оборудования и контроля за возникновением и развитием в нем новых видов дефектов на фоне ранее существующих при сравнительном анализе изменений во времени параметров среднеквадратического значения (СКЗ) вибросигнала сложной формы и его пикфактора (ПФ) как отношения пикового значения сигнала к его СКЗ. The invention relates to measuring equipment and can be used to monitor the current technical condition of the existing technological equipment and to control the occurrence and development of new types of defects in it against the background of parameters of the mean square value (RMS) of a complex shape vibration signal and its peak factor that are previously existing in a comparative analysis (PF) as the ratio of the peak value of the signal to its RMS.

Известно устройство для измерения давления (патент СССР N 1831668, кл. G 01 L 9/10 1993), которое содержит датчик пульсаций давления как информационных сигналов о техническом состоянии объекта, детекторы средней величины давления, его среднеквадратичного значения по переменной составляющей и амплитудные детекторы максимальной и минимальной величин, а также сигнализаторы уровней. Устройство предназначено для технической диагностики текущего состояния оборудования по динамике развития пульсаций давления, воспринимаемого датчиком и преобразуемого детекторами во вторичные информационные сигналы для диагностического анализа. A device for measuring pressure (USSR patent N 1831668, class G 01 L 9/10 1993), which contains a pressure pulsation sensor as information signals about the technical condition of the object, detectors of the average pressure, its rms value with respect to the variable component and amplitude detectors maximum and minimum values, as well as level switches. The device is intended for technical diagnostics of the current state of equipment by the dynamics of the development of pressure pulsations, perceived by the sensor and converted by the detectors into secondary information signals for diagnostic analysis.

Недостатком данного устройства является наличие в нем детектора СКЗ, но построенного по схеме среднего выпрямленного значения (СВЗ) переменной составляющей сигнала (или среднего значения по модулю), что при вычислении параметра пикфактора не позволяет получать его фактической величины и правильно анализировать техническое состояние объекта. The disadvantage of this device is the presence of a RMS detector in it, but constructed according to the scheme of the average rectified value (SVZ) of the variable component of the signal (or the average value modulo), which, when calculating the peak factor parameter, does not allow to obtain its actual value and correctly analyze the technical condition of the object.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является устройство для виброакустической диагностики роторных машин (а.с. N 1762131, кл. G 01 H 17/00, 1992), которое содержит датчик вибросигнала, установленный на контролируемой машине, согласующее устройство, анализатор гармоник и детекторы, построенные по схемам амплитудного значения вибросигнала и его средней выпрямленной величины, что позволяет при использовании метода синхронного детектирования получать модуль 1-й гармоники вибросигнала и ее фазовый угол, а также величины некоторых высших гармоник этого сигнала. The closest in technical level and the achieved result is a device for vibro-acoustic diagnostics of rotary machines (AS No. 1762131, class G 01 H 17/00, 1992), which contains a vibration sensor installed on the controlled machine, matching device, harmonic analyzer and detectors constructed according to the schemes of the amplitude value of the vibration signal and its average rectified value, which allows using the synchronous detection method to obtain the module of the 1st harmonic of the vibration signal and its phase angle, as well as which are higher harmonics of that signal.

Недостатком данного устройства является наличие частотного гармонического анализатора, который в большинстве случаев не позволяет распознавать амплитудные изменения в вибросигнале и не обеспечивает выявления дефектов на фоне действующих вибросигналов, что приводит к усложнению устройства и ограниченности его диагностических возможностей. The disadvantage of this device is the presence of a frequency harmonic analyzer, which in most cases does not allow to recognize the amplitude changes in the vibration signal and does not provide for the identification of defects against the background of the existing vibration signals, which leads to the complexity of the device and the limitations of its diagnostic capabilities.

Известные аналоговые устройства не обеспечивают технический уровень, и возникает потребность в определении пикфактора, обусловленного тем, что один параметр СКЗ вибросигнала в диагностических устройствах реагирует в основном на наибольшую величину его одной спектральной составляющей и особенно том случае, когда параметр СКЗ сложного вибросигнала приближенно определяют по его средней выпрямленной величине. В этой связи вновь возникающие в машине дефекты, вызывающие появления в вибросигналах иных спектральных составляющих с меньшими амплитудами, не приводят к изменениям в показаниях величины параметра СКЗ вибросигнала и, следовательно, не могут быть обнаружены на ранних стадиях их возникновения и развития до тех пор, пока их величины не станут явно соизмеримыми с ранее имевшим место величинами СКЗ или пока не превзойдут их. Такие моменты для результатов вибродиагностики являются запаздывающими. Поэтому параллельное определение величины параметра СКЗ вместе с параметром пикфактора, реагирующего на дополнительные изменения в форме вибросигнала, позволяет распознавать появление новых дефектов на более ранней стадии их возникновения, чем при анализе только по СКЗ. Known analog devices do not provide a technical level, and there is a need to determine the peak factor due to the fact that one RMS parameter of the vibration signal in the diagnostic devices mainly responds to the largest value of its one spectral component, and especially when the RMS parameter of a complex vibration signal is approximately determined by its average straightened value. In this regard, defects that arise again in the machine and cause other spectral components with smaller amplitudes to appear in the vibration signals do not lead to changes in the readings of the RMS parameter of the vibration signal and, therefore, cannot be detected at the early stages of their appearance and development until their values will not become clearly commensurate with the SCZ values that have previously taken place or until they surpass them. Such moments for the results of vibration diagnostics are lagging. Therefore, the parallel determination of the value of the RMS parameter together with the parameter of the peak factor, which responds to additional changes in the shape of the vibration signal, makes it possible to recognize the appearance of new defects at an earlier stage of their occurrence than in the analysis only by RMS.

Важнейшей задачей в области вибродиагностики технического состояния машин является раннее распознавание вновь возникающих дефектов и наблюдение за их развитием во времени работы машин на фоне уже существующих дефектов, что в области аналоговой измерительной техники может быть достигнуто путем точного измерения среднеквадратичного значения сигнала сложной формы и его пикфактора как отношения амплитудного значения сигнала к его СКЗ, которое наиболее чувствительно к изменениям формы вибросигнала. Это приводит к необходимости при разработке новых аналоговых вибродиагностических приборов к созданию таких устройств, которые бы позволяли параллельно непосредственно выдавать значения пикфактора и точную фактическую величину СКЗ вибросигнала, т. е. позволяли бы распознавать появление новых дефектов и контролировать их развитие во времени работы машин на ранних стадиях их возникновения. The most important task in the field of vibration diagnostics of the technical condition of machines is the early recognition of newly occurring defects and monitoring their development over the time of operation of the machines against the background of existing defects, which can be achieved in the field of analog measuring technology by accurately measuring the rms value of a complex waveform and its peak factor as the ratio of the amplitude value of the signal to its RMS, which is most sensitive to changes in the shape of the vibration signal. This leads to the need in the development of new analog vibrodiagnostic devices to create such devices that would make it possible to directly provide the peak factor values and the exact actual value of the RMS of the vibration signal, i.e., would make it possible to recognize the appearance of new defects and control their development over the time of operation of machines on early stages of their occurrence.

Техническим результатом заявленного устройства для виброакустической диагностики машин является создание единой структурной цепи диагностического устройства, в котором параллельно и одновременно выполняются две функции: точного преобразования входного сигнала сложной формы в параметры его СКЗ и пикфактора с использованием при этом для его реализации простых типовых аналоговых микросхем широкого применения и одного термозависимого резистора в схеме резистивного измерительного моста, что обеспечивает точность выдаваемой информации и на ее основе - возможность определения вновь образующихся дефектов в машине на ранней стадии их возникновения на фоне вибросигналов от уже существующих дефектов, а также упрощение устройства для его массового тиражирования и использования в системах оперативного и автоматизированного контроля за текущим техническим состоянием технологического оборудования на промышленных предприятиях. The technical result of the claimed device for vibro-acoustic diagnostics of machines is the creation of a single structural circuit of a diagnostic device in which two functions are simultaneously and simultaneously performed: the exact conversion of the input signal of complex shape to the parameters of its RMS and peak factor using simple standard analog microcircuits for its implementation and one thermally dependent resistor in the resistive measuring bridge circuit, which ensures the accuracy of the information and on its basis - the ability to identify newly formed defects in the machine at an early stage of their occurrence against the background of vibration signals from existing defects, as well as simplifying the device for its mass replication and use in systems of operational and automated monitoring of the current technical condition of technological equipment in industrial enterprises.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для виброакустической диагностики машин, содержащим датчик вибросигнала, снабженный согласующим устройством, и измерительный блок, содержащий фильтр низких частот и амплитудный детектор, его согласующее устройство соединено с первым входом введенного в измерительный блок масштабного усилителя, выход которого через фильтр низких частот соединен со входом компенсированного выпрямителя, выход которого присоединен к входной диагонали резистивного моста и ко входу амплитудного детектора, входящего в состав индикатора отношения амплитудного значения сигнала к его среднеквадратическому значению, при этом резистивный мости в одном звене содержит термозависимый детектор в виде термозависимого резистора а в остальных трех - резисторы постоянной величины, измерительная диагональ моста соединена со входом автоматического регулятора, выход которого соединен со вторым входом управления масштабного усилителя и со входом измерительного преобразователя сигнала управления в сигнал параметра среднеквадратического значения на первом входе масштабного усилителя. The specified technical result is achieved by the fact that in the device for vibro-acoustic diagnostics of machines containing a vibration sensor equipped with a matching device, and a measuring unit containing a low-pass filter and an amplitude detector, its matching device is connected to the first input of a large-scale amplifier inserted into the measuring unit, the output of which through a low-pass filter connected to the input of the compensated rectifier, the output of which is connected to the input diagonal of the resistive bridge and to the input of the amplitude a detector, which is part of the indicator of the ratio of the amplitude value of the signal to its rms value, while the resistive bridge in one link contains a temperature-dependent detector in the form of a temperature-dependent resistor and in the other three there are constant-value resistors, the measuring diagonal of the bridge is connected to the input of the automatic controller, the output of which connected to the second control input of the scale amplifier and to the input of the measuring transducer of the control signal to the signal of the parameter rms Skog scale values in the first amplifier input.

Создание нового устройства для виброакустической диагностики позволяет построить новую систему аналоговых информационно-измерительных приборов в стационарных и переносных вариантах исполнения, снабженных также и другими устройствами диагностики, предназначенными для оперативного и автоматизированного анализа текущего технического состояния технологического оборудования. В этих приборах по результатам наблюдения за изменениями во времени СКЗ параметров вибраций и их ПФ во время работы оборудования представляется возможным определять появление новых дефектов в машинах на более ранней стадии их возникновения, чем при наблюдениях только за приращениями одного параметра СКЗ вибраций на фоне уже существующих вибросигналов. The creation of a new device for vibro-acoustic diagnostics allows you to build a new system of analog information-measuring instruments in stationary and portable versions, equipped with other diagnostic devices designed for quick and automated analysis of the current technical condition of technological equipment. In these devices, it is possible to determine the appearance of new defects in machines at an earlier stage of their occurrence by the results of observing changes in the RMS time of the RMS parameters of vibrations and their FS during the operation of the equipment than when observing only increments of one RMS parameter of vibrations against the background of existing vibration signals .

Устройство изображено на чертежах: на фиг. 1 приведена общая структурная схема всего устройства в целом; на фиг. 2 - принципиальная схема масштабного усилителя (по фиг. 1 поз. 4); на фиг. 3 - принципиальная схема компенсированного выпрямителя (по фиг. 1 поз. 6); на фиг. 4 - принципиальная схема генератора экспоненциальных импульсов (по фиг. 1 поз. 37); на фиг. 5 - принципиальная схема амплитудного детектора с RC-фильтром (по фиг. 1 поз. 8 и 54). The device is shown in the drawings: in FIG. 1 shows a general structural diagram of the entire device as a whole; in FIG. 2 is a schematic diagram of a large-scale amplifier (in FIG. 1, item 4); in FIG. 3 is a schematic diagram of a compensated rectifier (in Fig. 1, item 6); in FIG. 4 is a schematic diagram of an exponential pulse generator (in FIG. 1, item 37); in FIG. 5 is a schematic diagram of an amplitude detector with an RC filter (as shown in FIG. 1, items 8 and 54).

Сущность устройства состоит в том, что датчик Д 1 вибросигналов (фиг. 1), устанавливаемый на объекте контроля и снабженный согласующим устройством СУ 2 и измерительным блоком ИБ 3, содержащим фильтр низких частот и амплитудный детектор, согласующее устройство соединено со входом введенного в измерительный блок масштабного усилителя МУ 4, выход которого через фильтр низких частот ФНЧ 5 соединен со входом компенсированного выпрямителя КВ 6, выход которого присоединен к входной диагонали "а-0" резистивного моста РМ 7 и ко входу амплитудного детектора АД 8, входящего в состав индикатора Инд 9 отношения амплитудного значения сигнала к его среднеквадратическому значению - параметра пикфактора (ПФ). При этом резистивный мост РМ 7 в одном звене содержит термозависимый детектор 10, выполненный на основе, например, применения миниатюрной лампы накаливания как термозависимого резистора, а в остальных трех 11, 12 и 13 - резисторы постоянной величины, измерительная диагональ "b-c" моста РМ 7 соединена со входом автоматического регулятора АР 14, выход которого по цепи управления ЦУ 15 соединен со вторым входом "Y" управления коэффициентом передачи масштабного усилителя МУ 4 и со входом измерительного преобразователя ИП 16 сигнала управления в сигнал параметра среднеквадратичного значения сигнала на первом входе "X" усилителя МУ 4. The essence of the device lies in the fact that the sensor D 1 of vibration signals (Fig. 1), installed on the test object and equipped with a matching device SU 2 and a measuring unit IB 3 containing a low-pass filter and an amplitude detector, the matching device is connected to the input entered into the measuring unit scale amplifier MU 4, the output of which through the low-pass filter of the low-pass filter 5 is connected to the input of the compensated rectifier KV 6, the output of which is connected to the input diagonal "a-0" of the resistive bridge PM 7 and to the input of the amplitude detectors torus AD 8, which is part of the Indus 9 indicator, the ratio of the amplitude value of the signal to its root mean square value - the parameter of the peak factor (PF). In this case, the resistive bridge PM 7 in one link contains a thermally dependent detector 10, made on the basis of, for example, the use of a miniature incandescent lamp as a thermally dependent resistor, and in the remaining three 11, 12 and 13 resistors of a constant magnitude, measuring diagonal "bc" of the PM 7 bridge connected to the input of the automatic controller AP 14, the output of which is connected via the control circuit of the control unit 15 to the second input "Y" of the transmission coefficient of the scale amplifier MU 4 and to the input of the measuring transducer IP 16 of the control signal into a signal the rms value of the signal at the first input "X" of the amplifier MU 4.

Масштабный усилитель МУ 4 (фиг. 2) содержит операционный усилитель ОУ 17 с резисторами входа R 18 и обратной связи R 19, с которым последовательно включен электронный ключ Кл 20, зашунтированный вместе с R 19 конденсатором C 21. Импульсный вход управления ключом Кл 20 является входом "Y" для цепи управления ЦУ 15 коэффициентом передачи МУ 4 по его первому входу "X". The large-scale amplifier MU 4 (Fig. 2) contains the operational amplifier OU 17 with input resistors R 18 and feedback R 19, with which the electronic key Cl 20 is connected in series with the capacitor C 21 shunted together with R 19. The pulse input of the control key Cl 20 is input "Y" for the control circuit of the control unit 15 transmission coefficient MU 4 at its first input "X".

Фильтр низких частот ФНЧ 5 (фиг. 1) выполнен по типовой схеме активного фильтра с коэффициентом затухания a = 1-1,2 и настроен на пропускание всех частот вибросигнала, лежащих ниже наперед заданного предела ограничения сверху. The low-pass filter of the low-pass filter 5 (Fig. 1) is made according to a typical scheme of an active filter with a damping coefficient a = 1-1.2 and is configured to pass all vibration frequencies below the predetermined upper limit.

Компенсированный выпрямитель КВ 6 (фиг. 3) предназначен для полного преобразования двухполярной формы вибросигнала в однополярную с компенсацией падений напряжения на выпрямительных диодах за счет высокого коэффициента усиления первого из двух его операционных усилителей ОУ 22 и ОУ 23. Его диоды D 24 и D 25 образуют две цепи обратной связи, первая из которых с резистором R 26 и входным резистором R 27 образуют однополупериодный выпрямитель, а диод D 25 - обеспечивает разгрузку по входу. Второй усилитель ОУ 23 является сумматором входного сигнала по цепи R 28 и однополярного сигнала по цепи R 29, снабженного резистором обратной связи R 30. Суммирование однополярного сигнала удвоенной амплитуды с двуполярным обеспечивает получение эффекта выпрямления исходного сигнала без искажений его формы. Compensated rectifier KV 6 (Fig. 3) is designed to completely convert the bipolar form of the vibration signal to unipolar with compensation for voltage drops on the rectifier diodes due to the high gain of the first of its two operational amplifiers ОУ 22 and ОУ 23. Its diodes D 24 and D 25 form two feedback circuits, the first of which with a resistor R 26 and an input resistor R 27 form a half-wave rectifier, and a diode D 25 - provides unloading at the input. The second amplifier OA 23 is the adder of the input signal on the circuit R 28 and the unipolar signal on the circuit R 29, equipped with a feedback resistor R 30. The summation of the unipolar signal of doubled amplitude with bipolar provides the effect of rectification of the original signal without distorting its shape.

Автоматический регулятор AP 14 (фиг. 1) содержит на входе две интегрирующие цепи R31-C32 и R33-C34, присоединенные к входу операционного усилителя ОУ 35, выход которого соединен с одним входом компаратора K 36, а его второй вход соединен с генератором экспоненциальных импульсов ГИ 37 (фиг. 4). Здесь компаратор K 36 является генератором управляющих сигналов, его выход соединен с цепью управления ЦУ 15 и параллельно со входом вторичного измерительного преобразователя ИП 16 сигнала управления в СКЗ сигнала, поступающего на вход "X" МУ 4. ИП 16 (фиг. 1) содержит на входе преобразователь уровня ПУ 38, выполненный на типовой микросхеме, нагруженной RC 39 интегрирующей цепью, выход которой подключен на показывающий прибор 40 параметра СКЗ входного сигнала, поступающего на вход "X" МУ 4. The automatic controller AP 14 (Fig. 1) contains at the input two integrating circuits R31-C32 and R33-C34 connected to the input of the operational amplifier ОУ 35, the output of which is connected to one input of the comparator K 36, and its second input is connected to the exponential pulse generator GI 37 (Fig. 4). Here, the comparator K 36 is a control signal generator, its output is connected to the control circuit of the control unit 15 and in parallel with the input of the secondary measuring transducer IP 16 of the control signal to the SCZ of the signal supplied to the input "X" of the control unit 4. IP 16 (Fig. 1) contains the input of the PU 38 level converter, made on a typical microcircuit loaded with an RC 39 integrating circuit, the output of which is connected to the indicating device 40 of the RMS parameter of the input signal input to the input “X” of MU 4.

Генератор экспоненциальных импульсов ГИ 37 (фиг. 4) предназначен для генерирования импульсов с остроконечной вершиной и с пологим спадом, что обеспечивает расширение динамического диапазона процесса регулирования в AP 14. Он содержит операционный усилитель OУ 41, нагруженный через диод D 42 резисторами R 43 и R 44 заряда-разряда конденсатора C 45, а через диод D 46 - на цепь R 47, R 48 и R 49 задания верхнего и нижнего уровней напряжений на инвертирующем входе OУ 41 и на конденсаторе C 45, который соединен с выходом ГИ 37 и со вторым входом K 36 (фиг. 1). The generator of exponential pulses GI 37 (Fig. 4) is designed to generate pulses with a pointed peak and a gentle slope, which provides an extension of the dynamic range of the control process in AP 14. It contains an operational amplifier OU 41 loaded through a diode D 42 with resistors R 43 and R 44 charge-discharge of the capacitor C 45, and through the diode D 46 to the circuit R 47, R 48 and R 49 to set the upper and lower voltage levels at the inverting input of the OS 41 and the capacitor C 45, which is connected to the output of the GI 37 and to the second input K 36 (Fig. 1).

Амплитудный детектор АД 8 (фиг. 5) содержит операционный усилитель OУ 50, выход которого через диод D 51 соединен с его инвертирующим входом, а через диод D 52 - с резистором R 53 обратной связи и с RC-цепью 54 накопления заряда и согласования с показывающим прибором 55 (фиг. 1) индикатора 9 параметра ПФ. The amplitude detector HELL 8 (Fig. 5) contains an operational amplifier OU 50, the output of which through a diode D 51 is connected to its inverting input, and through a diode D 52 it is connected to a feedback resistor R 53 and to an RC circuit 54 of charge storage and matching indicating device 55 (Fig. 1) indicator 9 parameter PF.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Датчик 1, установленный на объекте контроля, воспринимает виброакустические сигналы и преобразует их в сигналы переменного напряжения, поступающие в согласующее устройство СУ 2, которое корректирует частотную характеристику датчика и обеспечивает передачу сигналов по линии связи ЛС в измерительный блок ИБ 3 на первый вход "X" масштабного усилителя МУ 4. Поскольку на его второй "Y" подается сигнал управления в виде импульсного напряжения прямоугольной формы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), то ключ Кл 20 выполняет манипуляцию по цепи резистора R 19, увеличивая его среднюю величину во времени. Конденсатор C 21 сглаживает переходные процессы манипуляции в цепи обратной связи OУ 17 и тогда результирующий коэффициент передачи K для МУ 4 имеет вид:

где
T - период следования импульсов ШИМ, - их длительность; отношение - R19/R18 = K₀ определяет начальный коэффициент передачи усилителя при полностью замкнутом ключе Кл 20.The sensor 1 installed on the object of control receives vibro-acoustic signals and converts them into AC voltage signals supplied to the matching device SU 2, which corrects the frequency response of the sensor and ensures the transmission of signals through the drug communication line to the measuring unit IB 3 to the first input "X" large-scale amplifier MU 4. Since its second “Y” is supplied with a control signal in the form of a square-wave pulse voltage with pulse-width modulation (PWM), the Kl 20 key performs chain manipulation Stora R 19, increasing its average value over time. The capacitor C 21 smooths the transient processes of manipulation in the feedback circuit of the OU 17 and then the resulting transfer coefficient K for the MU 4 has the form:

Where
T - the pulse repetition period of the PWM pulses, - their duration; ratio - R19 / R18 = K ₀ determines the initial transfer coefficient of the amplifier with a fully closed key Kl 20.

Для выполнения этого условия частота следования импульсов ШИМ принята намного выше частоты настройки фильтра ФНЧ 5, чем достигается полное сглаживание пульсаций от манипуляции и восстановление формы вибросигнала в пределах ограниченных частотой настройки ФНЧ 5. Двухполупериодный компенсированный выпрямитель КВ 6 преобразует двухполярную форму входного в однополярную без амплитудных искажений напряжения, которое поступает на вход резистивного моста РМ 7. Поскольку резистивный мост содержит термозависимый детектор в звене 10, то условие равновесия моста наступает только лишь при одном и только одном СКЗ напряжения на его входной диагонали "a-0". т.е. при U_скз = Const. А так как на мост поступает однополярное напряжение сигнала, то любые отклонения U_скз от указанного вызывают на измерительной диагонали "b-c" моста появление напряжения ошибки баланса со знаком, соответствующим направленности этого отклонения. Интегрирование напряжения ошибки выполняется входными цепями ОУ 35, что обеспечивает в нем формирование интегрирующей передаточной функции динамического звена в регуляторе АР 14 и минимизацию погрешностей регулирования. На входах компаратора К 36 происходит сравнение импульсов напряжений экспоненциальной формы от ГИ 37 с напряжением, поступающим с выхода ОУ 35, что приводит к генерированию на выходе К 36 управляющего сигнала ШИМ. Его импульсы по цепи управления ЦУ 15 поступают на вход "Y" МУ 4 и управляют манипуляцией ключа Кл 20, регулируя тем самым результирующий коэффициент передачи МУ 4 до выполнения условия U_скз = Const на диагонали "a-0" моста РМ 7, т.е. до того момента, когда восстанавливается условие постоянства СКЗ напряжения на входе "а" моста. Если это условие достигнуто, то амплитуда этого напряжения, детектируемая в АД 8, является пропорциональной параметру пикфактора входного сигнала. При этом показания прибора 55 по параметру ПФ настраиваются резистором в RC-цепи 54, когда на вход "X" подаются сигналы известной формы.To fulfill this condition, the PWM pulse repetition rate is adopted much higher than the low-pass filter 5 tuning frequency, which ensures complete smoothing of the pulsations from manipulation and restoration of the vibration signal shape within the limited low-pass filter tuning frequency 5. The bi-half-wave compensated rectifier KV 6 converts the bipolar input shape into unipolar without amplitude distortion voltage, which is fed to the input of the resistive bridge PM 7. Since the resistive bridge contains a temperature-dependent detector in link 10, the conditions e equilibrium of the bridge occurs only with one and only one RMS voltage on its input diagonal "a-0". those. at U _ck = Const. And since a unipolar signal voltage arrives at the bridge, any deviations of U _ccc from the indicated cause on the measuring diagonal "bc" of the bridge the appearance of a balance error voltage with a sign corresponding to the direction of this deviation. Integration of the error voltage is performed by the input circuits of the OS 35, which ensures the formation of an integrating transfer function of the dynamic link in the AP 14 regulator and minimization of control errors. At the inputs of the comparator K 36 there is a comparison of the voltage pulses of an exponential form from the GI 37 with the voltage coming from the output of the OS 35, which leads to the generation of a PWM control signal at the output of K 36. Its pulses along the control circuit of the control unit 15 are fed to the input “Y” of the control unit 4 and control the manipulation of the key Kl 20, thereby regulating the resulting transfer coefficient of the _{control unit} 4 until the condition U _SKZ = Const is _fulfilled on the diagonal “a-0” of the PM 7 bridge, t. e. until the moment when the condition of constancy of the RMS voltage at the input "a" of the bridge is restored. If this condition is reached, then the amplitude of this voltage detected in HELL 8 is proportional to the parameter of the input signal peak factor. In this case, the readings of the device 55 according to the PF parameter are adjusted by a resistor in the RC circuit 54, when signals of a known shape are fed to the input "X".

Измерительный преобразователь ИП 16 преобразует с помощью ПУ 38 и RC-фильтра 39 сигнал ШИМ в напряжение постоянного тока по закону:

где
U₀ - опорное напряжение на преобразователе уровня ПУ 38.The measuring transducer IP 16 converts using a PU 38 and an RC filter 39 a PWM signal into a DC voltage according to the law:

Where
U ₀ is the reference voltage at the level converter PU 38.

Принимая во внимание то, что в общий коэффициент передачи K (включая МУ 4) заложено отношение K = U_скз/U_x и объединяя (1) и (2), получаем закон измерительного преобразования, выполняемого в ИП 16 в виде:

Здесь дробь

содержит только постоянные величины, заданные конструктивными элементами схемы, откуда следует, что показания прибора 40 прямо пропорциональны величине СКЗ напряжения U S1X T, приложенного ко входу "X" МУ 4. Настройка показаний прибора 40 выполняется регулированием резистора в RC-цепи 39 при подаче ан вход "X" калиброванного по СКЗ напряжения от источника переменного тока с известной формой кривой.Taking into account the fact that the ratio K = U _ccc / U _{x is} incorporated in the overall transmission coefficient K (including MU 4) and combining (1) and (2), we obtain the law of measurement conversion performed in IP 16 in the form:

Here is the fraction

contains only constant values specified by the structural elements of the circuit, from which it follows that the readings of the device 40 are directly proportional to the RMS value of the voltage U S1X T applied to the input “X” of the MU 4. The readings of the device 40 are adjusted by adjusting the resistor in the RC circuit 39 when input "X" calibrated by RMS voltage from an AC source with a known curve shape.

Поскольку в ОУ 35 выполняется передаточная функция интегрирующего динамического звена, то закон регулирования является астатическим 1-го порядка и, следовательно, погрешность регулирования величины на диагонали "a-0" моста РМ 7 стремится к нулю, что обеспечивает достижение высокой точности всего преобразования. Since the transfer function of the integrating dynamic link is performed in OS 35, the control law is astatic of the first order and, therefore, the error in regulating the value on the diagonal "a-0" of the PM 7 bridge tends to zero, which ensures high accuracy of the entire conversion.

В схеме ГИ 37 (фиг. 4) предусмотрен процесс быстрого заряда конденсатора C 45 через диод D 42 и резистор R 43 и относительно медленный его разряд через резистор R 41. Это позволяет получать остроконечную форму на входе К 35 с относительно пологим спадом в конце процесса разряда, что обеспечивает формирование сигнала ШИМ в широком динамическом диапазоне и повышение точности в процессе регулирования результирующего коэффициента передачи МУ 4 и всего устройства в целом. In the GI 37 circuit (Fig. 4), the process of fast charging of the capacitor C 45 through the diode D 42 and resistor R 43 and its relatively slow discharge through the resistor R 41 is provided. This allows to obtain a pointed shape at the input K 35 with a relatively gentle decline at the end of the process discharge, which ensures the formation of a PWM signal in a wide dynamic range and increased accuracy in the process of regulating the resulting transfer coefficient of MU 4 and the entire device as a whole.

Claims (1)

Устройство для виброакустической диагностики машин, содержащее датчик вибросигнала, снабженный согласующим устройством, и измерительный блок, содержащий фильтр низких частот и амплитудный детектор, отличающееся тем, что согласующее устройство соединено с первым входом введенного в измерительный блок масштабного усилителя, выход которого через фильтр низких частот соединен с входом компенсированного выпрямителя, выход которого присоединен к входной диагонали резистивного моста и к входу амплитудного детектора, входящего в состав индикатора отношения амплитудного значения сигнала к его среднеквадратическому значению, при этом резистивный мост в одном звене содержит термозависимый детектор, а в остальных трех - резисторы постоянной величины, измерительная диагональ моста соединена с входом автоматического регулятора, выход которого соединен с вторым входом управления масштабного усилителя и с входом измерительного преобразователя сигнала управления в сигнал параметра среднеквадратического значения на первом входе масштабного усилителя. A device for vibro-acoustic diagnostics of machines, comprising a vibration signal sensor equipped with a matching device, and a measuring unit comprising a low-pass filter and an amplitude detector, characterized in that the matching device is connected to the first input of a large-scale amplifier introduced into the measuring unit, the output of which is connected through a low-pass filter with the input of the compensated rectifier, the output of which is connected to the input diagonal of the resistive bridge and to the input of the amplitude detector, which is part of the dictator of the ratio of the amplitude value of the signal to its rms value, while the resistive bridge in one link contains a temperature-dependent detector, and in the other three there are constant resistors, the measuring diagonal of the bridge is connected to the input of the automatic controller, the output of which is connected to the second control input of the scale amplifier and the input of the measuring transducer of the control signal into the signal of the parameter of the rms value at the first input of the scale amplifier.

Images