Устройство для контроля частоты вращения

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >900188 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 23. 05.80 (21) 2930800/18-10 с присоединением заявки J%— (23) Приоритет—

Опубликовано 2301.82- : Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 23.01.82 (5! )М. Кл .

G 01 Р 3/48

Гасударственный камнтет во делам нзааратеннй н атнрытнй (53) УДК 531.771 (08&.8) (72) Автор изобретения

Г.Ф.Иорозов

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина)„ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЙ ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к технике измерения и контроля и может быть использовано для измерения частоты вращения валов двигателей внутреннего сгорания.

Известны бескон сактные электронные устройства, содержащие датчик угловой скорости и измерительную схему с отсчетным устройством на выходе. Индуктивный датчик угловой скорости устанавливается против отверстия (выступа) на маховике двигателя. В момент прохождения отверстия маховика против датчика, по.следний генерирует импульс. Частота следования импульсов, пропорциональная частоте вращения вала двигателя, преобразуется измерительной схемой в напряжение, которое измеряется затем отсчетным устроиством(11 .

Однако эти у тройства применяются только в тех двигателях, в которых есть доступ к вращающимся частям и возможность установить датчик угловой скорости.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, частотный селектор, пороговое устройство, формирователь импульсов, источник опорного напряжения, включенный между выходом частотного селектора и другим входом порогового устройства,и измеритель- ный блок. При этом датчик вибраций устанавливается на корпус двигателя

15 или на его любую другую наружную часть. При работе подвижные детали двигателя периодически ударяются: друг о друга, например, IlopllleHb 0pH

20 перекладке ударяется о гильзу, клапан газораспределительного механизма ударяется о корпус, подвижные детали форсунки ударяются о ее кор" пус, а трубопровод к форсунке деформируется в момент впрыска топлива.

Датчик вибраций фиксирует. все эти ударные процессы в виде последовательности виброакустических сигналов различной амплитуды, длительности и частоты следования. Частотный селектор выделяет сигнал с наиболее интенсивными частотными составляющими спектра сигналов. Поро- 10 говое устройство пропускает на свой выход только те сигналы, которые по амплитуде превышают уровень опорного напряжения. Последнее вырабатывается источником опоряого напря- ls жения и по величине пропорционально среднему или амплитудному значению всей последовательности сигналов.

На выходе формирователя импульсов образуется последовательность им- 20 пульсов, частота следования которых пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя. Измерительный блок преобразует эту последовательность импульсов в удобный 25 для отсчета сигнал 1 21.

Недостатком известного устройства является относительно низкая точность контроля частоты вращения, так как амплитуды виброакустических сиг- э0 налов в силу случайного характера интенсивности ударных процессов имеют значительный разброс даже при постоянной частоте вращения вала двигателя. Если какой-либо определенный сигнал в течение одного оборота превышает по амплитуде опорный уро" вень, он проходит на выход порогового устройства и Далее на измерительный блок, Если такой же сигнал в

40 течение следующего оборота из-эа снижения амплитуды не превысит опорный уровень, он пройдет на выход порогового устройства и далее на измерительный блок. В результате на измерительный блок даже при постоянной частоте вращения поступает разное за оборот число импульсов, что снижает точность контроля частоты вращения, 50

900188 го напряжения, включенный между выходом частотного селектора и другим входом порогового устройства, дополнительно введены блок отношений временных интервалов и блок допускового контроля, при этом вход блока отношений и первый вход блока допускового контроля подключены к выходу формирователя импульсов, второй вход блока допускового контроля подключен к выходу блока отношений, а выход блока допускового контроля подключен к входу измерительного блока.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит датчик вибраций 1, выход которого соединен че рез усилитель 2 и частотный селектор 3 с одним из входов порогового устройства 4, источник 5 опорного напряжения, вход которого подключен к выходу частотного селектора 3, а выход к другому входу порогового устройства 4, выход которого через формирователь импульсов б соединен с входом блока 7 отношения временных интервалов, блок 8 допускового контроля, сигнальный вход которого подключен к выходу блока 7, а управляющий вход к выходу формирователя импульсов б и измерительный блок на выходе блока 8 допускового контроля, На входы 10 и 11 подаются сигналы управления, В предлагаемом устройстве частотный селектор 3 может быть выполнен, например, s виде полосового фильтра с полосой пропускания, соответствующей наиболее интенсивным составляющим спектра виброакустических сигналов от определенных ударных процессов °

Источник 5 опорного напряжения вырабатывает опорное напряжение, пропорциональное по величине среднему или амплитудному значению последовательности сигналов, и может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных детекторов, интегратора и фильтра или амплитудного детектора и делителя напряжения °

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, часто,ный селектор, пороговое устройство, формирователь импульсов и источник опорно"

Блок 7 отношения временных интервалов осуществляет деление каждого текущего временного интервала Т между двумя соседними импульсами на предыдущий Т < временный интервал.

Блок 8 допускового контроля сравнивает результат отношения временных

900188 интервалов с заданным значением и может оыть выполнен, например, на базе реверсивного счетчика с предустановкой или на базе счетчика, регистра памяти и схемы сравнения.

Устройство работает следующим об" разом.

Все системы в двигателе работают в определенном по углу поворота коленчатого вала порядке. В результате ударные процессы, происходящие в кинематических парах двигателя, также упорядочены и,следовательно, упорядочено положение аиброакустических сигналов s их последовательности на выходе датчика вибраций. Положение каждого сигнала в этой последовательности относительно друг друга является достаточно стабильным с точностью до нескольких градусов угла поворота. Если найти отношение каждого временного интервала Т. между двумя соседними сигналами к предыду" щему Т „ временному интервалу, например, путем деления интервалов друг на друга, получится последовательность результатов деления: Т, /Т, Тэ /Т а ° ° ° е Т /Т» g ° е е Т /Ти

Т /Т„; Т /Т„и т,д. Поскольку виброакустические сигналы от определенного ударного процесса повторяются с частотой кратной частоте вращений, с такой же частотой повторяется и последовательность отношений Т /Т

Если эти отношения сравнивать по мере их появления с заранее заданным и равным одному из них числом, равенство повторяется только один раэ за период. В результате на измерительный блок за период, кратный периоду вращения, поступает только один сигнал, соответствующий его заданному относительному положению в последовательности других сигналов.

Датчик вибраций 1, установленный на двигателе, вырабатывает на своем выходе последовательность виброакустических сигналов различной амплитуды, длительности и частоты следования в соответствии с ударными процессами, происходящ,ми в двигателе при его работе. Усилитель 2 с высоким входным сопротивлением усиливает эти сигналы и подает их на вход частотного селектора 3. Последний фильтрует и пропускает на выход те сигналы, частотный спектр которых наиболее полно

t5

l5

-соответствует полосе пропускания частотного селектора 3.

Далее виброакустические сигнапы поступают одновременно на один иэ входов порогового устройства 4 и на вход источника 5 опорного напря" жения, с выхода которого опорное напряжение поступает на другой вход порогового устройства 4, которое осуществляет амплитудную селекцию виброакустических сигналов из сигналов, порождаемых структурным шумом двигателя. Если сигналы по своей амплитуде превышают уровень опорносо напряжения, они проходят hB выход порогового устройства 4 и далее на формирователь импульсов 6, если не превышают - на выход порогового устройства не проходят. ФОрмирователь импульсов 6 из виброакустических сигналов формирует прямоугольные импульсы, длительность которых меньше интервала между сигналами в последовательности. Эти импульсы одновременно поступают на вход блока 7 отношения временных интервалов и на управляющий вход блока 8 допускового контроля, подготавливая последний к работе. В момент прихода очередного импульса блок 7 вырабатывает на своем выходе результат отношения законченного временного интервала Т к предыдущему интервалу

Т. при этом результат деления К

i l ° равен Т /Т . Этот результат поступает на вход блока 8, в котором сравнивается с двумя допустимыми

1 значениями: нижним К и верхним tig, которые вводятся в блок 8 по входам

10 и 11. Блок 8 вырабатывает на своем выходе импульс только в том случае, если К 4 К Kg. Если К < К„ или К > К, блок 8 импульс не выра" батывает.

В момент поступления следующего импульса на вход .блока 7, где вырабатывается следующий результат отношения К, = Т, /Т, который также поступает на сравнение s блок 8 и

Теде

Таким образом, последовательности сигналов на выходе порогового устройства 4 соответствует на выходе блока 7 последовательность результатов отношений временных интервалов между этими сигналами: К =Т1 /Т„ К =Т /Т,...

К = Т /Т .„, К„=Т„ /Т„, К1 --Т1 /Т„., формула изобретения

Устройство для контроля частоты вращения, содержащее последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, частотный селектор, пороговое устройство и формирователь импульсов, включенный между выходом частотного селектора и вторым входом порогового устройства, источник опорного напряжения и измерительный блок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены блок отношения временных интервалов и блок допускового контроля, при этом вход блока отношений и первый вход блока допускового контроля подключены к выходу формирователя импульсов, второй вход блока допускового контроля подключен к выходу блока отношений, а выход блока допускового контроля подключен к входу измерительного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ждановский Н,С, и др. Диагностика автотракторных двигателей с использованием электронных приборов. Л., 1973, с. 66.

2. Патент ФРГ У 1673919, кл. G 01 Н 1/00, 1975(прототип) .

7 900188

Если в последовательности результатов отношений один из результатов, например, К окажется в пределах

Кн и К «ü <К, блок 8 вырабатывает импульс, поступающий на измерительный блок 9. Поскольку результат отношения появляется один раз за период, кратный периоду вращения, частота импульсов на выходе блока 8 пропорциональна частоте вращения вала дви- 1О гателя. Измерительный блок 9 преобразует частоту следования (период) этих импульсов в ударную для отсчета форму сигнала.

Вследствие разброса одного из 1s виброакустических сигналов амплитуда его увеличилась и этот сигнал превысил уровень опорного напряже" ния. В результате за период, кратный периоду частоты вращения, форми- ур рователь импульсов 6 формирует на единицу большее число импульсов, Дополнительный импульс изменяет и соотношение временных интервалов на участке его появления. Если появив- 2s шийся дополнительный результат отношения не окажется равным заданному допустимому значению в блоке 8, последний не срабатывает и дополнительный импульс на измерительный блок 9 зо не проходит и не искажает ре:фультата измерения.

Аналогично работает устройство и в случае, если амплитуда одного иэ виброакустических сигналов иэ-за раз- 3 броса оказывается ниже уровня опорно го напряжения.

Необходимость задания в блоке 8 зоны, ограниченной нижним и верхним значениями, объясняется тем, что в що процессе эксплуатации двигателя временные интервалы Г между виброакустическими сигналами могут несколько изменяться, например, из-за разрегулировки и износа узлов и деталей. В результате значение К принимает вид К +,ДК.. С учетом этого на входах управления 10 и 11 блока 8 за» дается зона срабатывания, находящаяся между значениями Кя = К вЂ” ЬК и

К = К.+b К . Значения К определяются из временной диаграммй работы двигателя. При этом из всех значений отношений временных интервалов на блоке 8 допускового контроля по входам 10 и 11 лучше всего задавать такое значение К, которое по величине резко отличается от всех остальных значений.

Применение изобретения позволяет повысить точность контроля частоты вращения путем дополнительной селекции сигналов по их положению друг относительно друга, 900188

Редактор Н.Джуган еае

Заказ 12173/61

Составитель Е.Швецов

Техред А.бабинец Корректор И.Коста

Тираж 882 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, я 4