Устройство для измерения деформаций на вращающихся деталях

(72) Авторы изобретения

В. А. Волков, Е. С. Максимова, A. Ф. Прокунцев и Г. И. Шаронов (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ: ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАБИЙ

НА ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЯХ

Изобретение относится к измерениям неэлектриМеских величин электрическими методам и, в час тиос ти для измерения дЮ формации вращающихся деталей..

Известно устройство для измерения деформаций на вращающихся деталях, содержащее тензорезистор, включенный в мостовую схему, источник переменного тока, индуктивный токосъемник, соединяющий источник с диагональю питания моста и второй индуктивный токосъемник, соеди-1О няющий измерительную диагональ моста с усилителем регистрирующей аппаратуры )l)

Недостатком данного устройства является то, что для снятия информации с одного тенэореэистора необходимо исполь-- зование двух токосъемников, что утяжеляет вращающуюся деталь и снимает достовер- ность информации.

Известно также устройство для измерения деформаций на вращающихся деталях,, и содержащее тензомост, генератор, включенный в диагональ питания тенэомоста, последовательно соединенные согласующий

2 блок, амплитудный преобразователь и регистратор, а одна из вершин измеритель ной диагонали тензомоста подключена к выходу согласующего блока.! (2)

Недостатком данного устройства является низкая точность измерений, обусловленная неточностью установки момента синфазности напряжений,. снимаемых с диагоналей тензомоста.

Бель изобретения - повышение точности измерений деформаций.

Это достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными вторыми согласующим блоком и амплитудным преобразователем, двумя блоками вычитания, фазочувствительным выпрями» телем, опорный вход которого подключен к одной вершине диагонали питания моста, а два других входа подключены к выходам согласующих блоков, выход выпрямителя подключен к входу второго блока вычита ния, выход которого подсоединен к регистратору, выход первого амплитудного преобразователя подключен к входу пер

4 зомоста 1 после проведения операции "Установка нуля";, C С1 — положения потенциальной точки С при изменении величины реактивности 2 токосъема при его вращении, причем положение С соответствует

Х - Х, а положение С ттщХ C соответствует К,, — Х а в

C> - положение потенциальной точки С при изменении величины сопротивления тензорезистора 4 ° при положении токосъема, соответствующего

Х "пт1п

Сф — положение потенциальной точки С при изменении величины сопротивления тензорезистора 4 при по1 ложении токосъема, соответствующего Х, . СЬ вЂ” вектор напряжения, снимаемый с плеча верхней вет ви тензомоста 1;

@Ь вЂ” вектор напряжения, снимае1 мый с нижней ветви тензомоста 1; ф !

ЙС, dC Йс - разность модулей векторов напряжения б Ь,, оЬ

До" dc" — проекция вектора напряжения йо на вектор напряжения питания тенэомоста 1.

3 960527 вого блока вычитания, а выход второго согласующего блока подключен к другой вершине измерительной диагонали тенэо м ос та.

I la фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - круговая диаграмма работы устройства.

Устройство для тенэометрирования вращающихся деталей содержит тензомост

1, составленный из реактивности 2 токо- 10 съема (пе йэображен), обмотка которой закреплена на вращающейся части, допол нительной реактивности 3, тенэорезистора 4 и образцовых элементов 5 - 7, генератор 8 синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания тензомоста 1, одна из вершин измерительной диагонали тензомоста 1 через последова тельно соединенные согласующий блок 9, . амплитудный преобразователь 10 и блоки 11 и 12 вычитания подсоединена K peгистратору 13, другая вершина тензомос- та 1 через последовательно соединенные согласующий блок. 14 и амплитудный преобразователь 15 - к блоку 11 вычитания, а также фаэочувствительный выпрямитель, на входы которого подключена одна из вершин диагонали питания тензомоста 1, выходы согласующих. блоков 9 и 14, выход фаэочувствительного выпрямителя подключен на вход блока 12 вычитания.

На фиг. 2 изображена,круговая диаграмма работы устройства,. где, у - траектории перемещения потенциальной точки С. тенэо» моста 1 при изменении сопротивления тензорезистора 4 и реактивности 2 токосъема соответственно;

С вЂ” потенциальная точка, соответствующая вершине диагонали тензомоста 1, .содержащего тензорезистор 4, реактивность 2 токосъема и дополнительную реактивность 3; — потенциальная точка, соответствующая вершине диагонали тенэомоста 1, не содержащей тензорезистор 4, реактивность 2 токосъема и до полнительной реактивности 3; ц Ь вЂ” напряжение питания тензомоста 1;

d c — напряжение небаланса тензомоста 1; И с с3 — положения потенцйальных то I чек соответствующих вершин измерительной диагонали тенОперация "Установка нуля" производит. ся следующим образом.

В состоянии равновесия тензомоста 1 по активной составляющей комплексного сопротивления, составленного иэ активного сопротивления тензорезистора 4, реактивности 2 токосъема и дополнительной реактивности 3, потенциальные точки С и с( должны находиться на одной окружности

, что достигается перемещением потец- . циальной .точки d по линии аЬ, изменением какого-либо параметра образцовых элементов 6 или 7.

Величина реактивности С1 определяется номинальной величиной реактивности 2 токосъема, т. е. Х = Х „. При наличии деформации определенного знака и при отсутствии вращения реактивности 2 токосъема потенциальная точка С займет положение С . При вращении реактивности 2 токосъема происходят колебания реактивности 2 токосъема за один оборот от

AX - до а X < < при этом потенциальная щ1п точка С, передвйгаясь по окружности может занять крайние положения С и С,„ и вновь вернуться в исходное положениеС.

5 960527 6

При отключении потенциальной точки С от линии Оь по окружности о (т. е. при Ical |сЪ|есо т изменении реактивности 2 токосъема) величина напряжения с измерительной диагонали тензомоста 1 изменяется при неизменной величине сопротивления тенэорезистора 4. Например, напряжения dc и 4с : с|(, +о, показывают наличие изменения только реактивности 2 токосъема без изменения

° @Ъ; (3) с(, Ы1

Ы, х с|5=К

d р „ („|»„) » r» ((1)"É) ((cL„+II„) 1 „) (ol ((„ Р) », -» "»(4 Р1)(Ш»+Ч 4(1;Р») (o!»ip») ((tÄ р Ä)» y»)

| + q тогда

СОЗЧВ результате второй член выражения (1) запишется в виде и (еу сопротивления тензореэис тора 4. Информацию о величине деформации предлагается формировать в соответствии с уравнением а=К.dc"-Р 8c"", (1) 15 где К, Р— коэффициенты пропорциональнос ти; с1с =К|d1>l-К|сЫ=К((о1|о Ical)- р--.модулей напряжения ab и СЬ;

qlG1=dG соФ- проекция напряжения небалан11 го са РС на напряжение оЬ

Ч вЂ” фазовый сдвиг вектора напряжения питания а4 относительно напряжения небаланса gg, .

Выразим члены выражения (1) через

2$ параметры тензомоста 1, где ь - параметры тензорезистора 4; (,„,о4 и (3 — параметры образцовых элементов 5 - 7 соответственно;

М ! с»Ъ|= .аЪ; (»|

cL» 1 | "»

Второй член выражения (1) находится иэ общего выражения, 4q, полученного, в свбю очередь, как разность общих выра жений напряжений аЬ и СЬ

Извес тнр, что Дс = где Re 80 -;.3rn8c мнимая часть

7 8

Таким образом, .введение в устройство последовательно соединенных согласуюшего блока, амплитудного преобразователя и двух блоков вычитания, а также фаэочувст-. вительного выпрямителя позволяет увели» чить точность измерения деформации эа счет выделения и получения информации о величине и знаке деформации в любой момент времени. с (4+1 ) 7 96052

Подставив выражения (4), (8) в выра жение (1) и упростив его, получим î

Работа устройства предусматрива4т установление д = О при у О. При этом к соотношение коэффициентов выбрано — = 2 и являетса оптимальным, так как прй изменениях г1 не происходит изменения нуля $ данного выражения. Это выражение (т. е.

Ь О) изменится только при изменении сопротивления тенэорезистора 4.: Величина деформации в момент, когда потенциальная точка С находится на линии с Ъ 2О (Я = О), выражается величиной напряже- ния с измерительной диагонали тенэомос та 1.

Работа устройства происходит следуюшим образом. 2$

После включения тензорезистора 4 в тензомост 1 при подобранной паре реактивность 2 токосъема — дополнительная реактивность 3 производят операцию Уста новка нуля изменением элемента 6. В jy случае Х1 = X выходное напряжение

4 лот С устройства д = О. Напряжения, снимаемые с элементов 5 и 6, 0, и О д соответственно, поступают через согласуюшие блоки 9 и 14 на выходы амплитудных преоб- $ разователей 10 и 15. С выходов амплитудных преобразователей 10 и 15 сигналы поступают на входы блока 11 вычитания, результируюший сигнал с которого посту пает на первый вход блока 12 вычитания. п

На второй вход блока 12 вычитания пода- ется сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя, пропорциональный абсолютнб- му изменению величины тензорезистора 4, который фиксируется в регистраторе 13.

Ф ормула изобретения

Устройство для измерения деформаций на врашаюшихся деталях, содержашее тен«, зомост, генератор, включенный в диагональ питания тензомоста, последовательно соединенные согласуюший блок, амплитудный преобразователь и регистратор, а одна из вершин измерительной диагонали тензомоста подключена к входу согласуюшего блока, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено последовательно соединенными вторыми согласуюшим блоком и амп литудным. преобразователем, двумя блока» ми вычитания, фазочувствительным выпрямителем, опорный вход которого подключен к одной вершине диагонали питания моста, а два других входа подключены к выходам согласующих блоков, выход выпрямителя подключен к входу второго блока вычитания, выход которого подсоединен к регист» ратору, выход первого амплитудного преобразователя подключен к входу первого блока вычитания, а выход второго согласуюшего блока подключен к другой вершине измерительной диагонали тензомоста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Измерительная техника", 1965 №З,c. 59.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2594322/25-28, кл. G 001 1 В 77//1166, 1978 (прототип).

960527

Составитель В, Писаревский

Редактор А. Козориз, Техред С.Мигунова Корректор H. Король:

Заказ 7245/45 Тираж 6 14 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4