Устройство для измерения гармонических

О П И-" С "А- Н И Е

И ЗО БР ЕТЕ Н ИЯ

257768

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства М—

Заявлено 04.VI1.1966 (М 1089200/18-10) Кл. 42с, 12

42д, 10

21е, 11. 20 с присоединением заявки чав

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР.ЧПК G 01с

G 01h тт 01г

УДК 517.512.2:534..441.3 (088.8) Приоритет—

Опубликовано 20.Х1.1969. Бюллетень Ме 36

Дата опубликования описания 25.1.1971

Авторы изобретения

И. М. Пьяница и В. Н. Юксин

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ

СОСТАВЛЯЮЩИХ СИЛ, МОМЕНТОВ, ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к аппаратуре для испытания машин и механизмов.

Известно, что гармонический анализ величин, характеризующих движение вращающихся объектов, например винта вертолета, наиболее полно характеризует условия работы.

Известны устройства для гармонического анализа этих величин, содержащие датчики, преобразующие силы, моменты, перемещения в электрические величины, и генератор опорных прямоугольных напряжений, частоты которых соответствуют определяемым гармоникам, приводимый во вращение от испытуемого объекта.

В этих устройствах проинтегрированный сигнал датчика уравновешивается соответствующей долей опорного напряжения, раздельно по синусной и косинусной составляющим.

Такое устройство принципиально может дать истинные значения гармонических составляющих только линейных объектов, не говоря уже о неудобстве раздельного уравновешивания обеих, составляющих.

Цель изобретения — полная автоматизация измерения и существенное повышение ч очности.

Это достигнуто выполнениетм генератора опорных на пря>кений в виде статора, снабженного индуктивньгми датчиками по два на каждую измеряемую гармонику, смещенными одна относительно другой на 1: 4 " окружности, где >т, — номер измеряемой гармоники и ротора, выполненного нз набора немагннтных дисков, по одному на каждую контролируемую гармонику с укрепленными на ннх кольцами из магннтомягкого материала, на которых вдоль образующих H 1и радиально сделаны вырезы по форме полуволны синусоиды глубиной, равной ширпл1е полюса датчика, чередующиеся с обеих сторон кольца, количество которых на кольце равно удвоенному номеру гармоники. Схема преобразования сигналов датчиков контролируемой величины и опорных напряжений выполнена в виде усилителя и трех мостов, каждый из котоplIx образован двумя вакуумными термопреобразователямп н активными сопротивлениями, включенными параллельно одной диагональю к датчику контролируемой величины, а другой диагональю соответственно к источнику постоянного напряжения и к индуктивным датчикам генератора опорных напряжений (синусному и косинуснохту), причем термопары термопреобразователей каждого моста включены одна навстречу другой в вольтметр.

Таким образом, значения измеряемой величины умножаются на синусы и косинусы соответсгвующнх углов и интегрируются, т. е. выполняется алгоритм гармонического анализа.

На фиг. 1 показан один из дисков генера257768

Очевидно

33 тора опорных напряжений с соответствующими индуктивными датчиками; на фиг. 2— схема преобразования сигнала контролируемой величины и опорного напряжения.

1хак показано на фиг. 1, генератор опорных напряжений содержит вал 1, несущий диски 2 из немагнитного материала, по одному на каждую контролируемую гармонику, с кольцами 8 из магнитомягкого материала, имеющими вдоль образующих вырезы 4, чередующиеся по обе стороны кольца так, что против выреза с одной стороны находится с другой стороны невыреза нная часть. Общее число ьырезов на кольце равно удвоенному номер. гармоники. Вырезы образованы полуволной синусоиды, глубиной, равной ширине полюса датчик" 5 индуктивного типа. В плоских кольцах вырезы выполняют в радиальном направлении, Оба датчика смещены один относительного другого на 1:4n окружности, где и— номер гармоники, Таким образом, при вращении вала 1 контролируемых объектом в индуктивных датчиках 5 генерируются сдвинутые относительно друг друга на 90 синусоидальные напряжения с частотами, соответствующими контролируемым гармоникам. Прн первоначальной доводке устройства с валом сочленяют образцовый датчик синусоидальных напряжений и, совместив его выход с выходом одного из датIHKoB 5 по фазе, сопоставляют нх, например, на экране осциллографа. В случае отклонения сигнала датчика

5 от синусоидальности осуществляют корректировку вручную, например подпиловкой кольца, Ка к показано на фиг. 2, напряжения датчиков 5 включены в диагонали мостов б и 7, другие диагоналки которых, так же как и моста 8, включены на вьгход усилителя-преобразователя 9 сигнала измеряемой величины, Первая диагональ моста 8 включена в источник .постоянного напряжения. Все три моста ьыполнены одинаково: два плеча образозаны вакуумными термопреобразователями Т, и Т, активными сопротивлениями 1 и Rq и участками сопротивления Рз, служащего для оалансировки моста (обозначения показаны па мосте 8). Термопары 10 и 11 термопреобразователей включены одна навстречу другой в вольтметры 12, 18 и 14.

Если обозначить токи через термопреобразователи, обусловленные напряжением датчика измеряемой величины, через z,, как показано стрелками на мосте 7, а токи, обусловленные опорным напряжением, через i „, то мгновенные значения их в термопреобразователе Т, складываются, а в термопреобразователе Т, вьгчитаются, Полагая, что электродвижущая сила каждой термопары пропорциональна количеству .тепла, выделяющегося за полный период в соответствующем термопреобр азователе: где: Е и Š— электродвижущие силы термопар 10 и 11 термопреобразователей Т, и

10 Т, С вЂ” постоянный множитель; Π— угловая скорость; t — время.

Измеряемая вольтметром разность э. д. с.

2-.

Е; — Е, = С S ((1,. +1„) - — iz,. — 1„) - )д(м1).

13 О (,. —,— )"- — (, — LÄ)- == (i„. + z„+ z,. — z„) (i,. —; zÄ â€” z,. -- z.„) = 4z,zÄ.

Таким образом

2-.. 2-,.

Е, — Е, = С 1 4i,.ен d (t) = С i i,.i „d (u>t). и и

23 Поскольку токи пропорциональны соответствующим н.апряжениям

2-,.

Е, — Е, =- C) U,.U„d(t), О

30 где для соответствующих мостов:

U„=- const; U, = U„sin (zzo t); U„= U,cos(no>/), что и требуется для гармонического анализа.

П р едмет изобр етения

Устройство для измерения гармонически.. составляющих сил, моментов, перемещени и вращающихся объектов, например винта вертолета, содержащее датчики контролируемой величины, генератор опорных напряжений, приводимый во вращение от контролируемого

Go ьекта, источник постоянного напряжения, схему преобразования сигналов датчиков контролируемой величины и опорных напряжений и вольтметр, от.гича(ощееся тем, что, с целью автоматизации измерения и повышения точности, генератор опорных напряжений выпол :.ен в виде статора, снабженного индуктивными датчиками по два на каждую измеряемую гармонику, смещенными один относительно другого на 1: 4и окружности, где zz — номер измеряемой гармоники, и ротора, выполненного из набора нсмагнитных дисков, по одному на каждую контролируемую гармонику с укрепленньгми на них кольцами из магнитомягкого материала, на которых вдоль образующих или радиально сделаны вырезы по формс

И полуволны синусоиды глубиной, равной ширине полюса датчика, чередующиеся с обеих сторон кольца, количество которых на кольце равно удвоенному номеру гармоники, а схема преобразования сигналов датчиков контролиá3 руемой величины и опорных напряжений вь.—

257768 полнена в виде усилителя и трех мостов, каждый из которых образован двумя вакуумными термопреобразователями и активными сопротивлениями, включенными параллельно одной диагональю к датчику контролируемой вели чины, а другой диагональю соответственно и источнику постоянного напряжения и к индуктивным датчикам (синусному и косинусному генератора опорных напряжений, причем термопары термопреобразователей каждого моста включены одна навстречу другой в вольтметр.

257768

9 иг.

Составитель С. А. Ющенко

Редактор Б. С. Нанкина Техред А. А. Камышникова Корректор Г. С. Мухина

Заказ 255 2398 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москв-, К-З5, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» г ! ! (jè (t !

1 ! ! (! ! !

l ! !

1 (( ( ( (! (!