[go: up one dir, main page]

RU2029255C1 - Device for diagnosis of cyclic-action mechanisms - Google Patents

Device for diagnosis of cyclic-action mechanisms Download PDF

Info

Publication number
RU2029255C1
RU2029255C1 SU5050341A RU2029255C1 RU 2029255 C1 RU2029255 C1 RU 2029255C1 SU 5050341 A SU5050341 A SU 5050341A RU 2029255 C1 RU2029255 C1 RU 2029255C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
digital
input
output
signal
multiplier
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Борисович Китаев
Original Assignee
Валерий Борисович Китаев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Борисович Китаев filed Critical Валерий Борисович Китаев
Priority to SU5050341 priority Critical patent/RU2029255C1/en
Priority to PCT/RU1993/000156 priority patent/WO1994000741A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2029255C1 publication Critical patent/RU2029255C1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/022Vibration control arrangements, e.g. for generating random vibrations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device has series-connected vibration transducer 1, amplifier 2, unit 3 for processing vibroacoustic signals and recording device 4. Unit 3 in turn has analogue-to-digital converter 5 connected to the output of amplifier 2, digital-to-analog converter 6 connected to recording unit 4, series connected two-input adder 7, digital multiplier 8 and controllable delay line 9 the output of which is connected to the first input of adder 7 the second input of which is connected to the output of analogue-to-digital converter 5. The output of digital multiplier 8 is connected to the input of digital-to-analogue converter 6 and control input of delay line 9 through series-connected digital frequency multiplier 10 and pulse shaper 11 is connected to cycle phase sensor 12. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к диагностике механизмов циклического действия (зубчатых передач, насосов, турбин, электродвигателей, двигателей внутреннего сгорания и др.), и может использоваться для балансировки роторов, исследования динамики механизмов при создании малошумного оборудования в гидроакустике. The invention relates to measuring technique, and more specifically to the diagnosis of cyclic mechanisms (gears, pumps, turbines, electric motors, internal combustion engines, etc.), and can be used to balance rotors, study the dynamics of mechanisms when creating low-noise equipment in sonar.

Виброакустические сигналы механизмов циклического действия имеют периодические (циклические) составляющие, скрытые в шуме и несущие исчерпывающую информацию о динамике механизмов, поэтому для целей диагностики их необходимо выделить из общего шума. The vibroacoustic signals of the mechanisms of cyclic action have periodic (cyclic) components hidden in the noise and carrying exhaustive information about the dynamics of the mechanisms, therefore, for the purpose of diagnosis, they must be distinguished from the total noise.

Известно устройство вибрационного контроля турбоагрегата [1], которое позволяет измерять величины n-гармоник циклических составляющих вибраций механизма с помощью n-следящих фильтров, управляемых от датчика частоты оборотов и умножителя частоты. A known device for vibration control of a turbine unit [1], which allows you to measure the values of n-harmonics of the cyclic components of the vibration of the mechanism using n-servo filters controlled from a speed sensor and a frequency multiplier.

Однако данное устройство при измерении теряет фазы гармонических составляющих, поэтому с его помощью невозможно оценить форму циклической составляющей виброакустического сигнала, что снижает точность контроля дефектов механизма. Кроме того, сильно возрастает громоздкость и сложность устройства с ростом числа гармоник, величины которых необходимо измерить с помощью этого устройства. Так, чтобы обеспечить контроль состояния зубчатых передач с большим числом зубьев (до 128) в устройство должно быть введено 512 аналого-цифровых преобразователей и следящих фильтров. However, this device when measuring loses the phase of the harmonic components, therefore, it is impossible to use it to evaluate the shape of the cyclic component of the vibroacoustic signal, which reduces the accuracy of the control of defects in the mechanism. In addition, the bulkiness and complexity of the device greatly increases with the number of harmonics, the values of which must be measured using this device. So, in order to provide control of the state of gears with a large number of teeth (up to 128), 512 analog-to-digital converters and servo filters should be introduced into the device.

Таким образом, данное устройство не обеспечивает точности при значительном его усложнении для определенного круга диагностируемых механизмов. Thus, this device does not provide accuracy with its significant complication for a certain range of diagnosed mechanisms.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, реализующее способ виброакустической диагностики механизмов циклического действия [2] и содержащее последовательно соединенные вибропреоразователь, усилитель, блок обработки виброакустического сигнала и регистрирующее устройство. Блок обработки виброакустического сигнала включает умножитель, формирователь зондирующих импульсов, линию задержки зондирующих импульсов, временное управляющее устройство и интегратор. Closest to the technical nature of the invention is a device that implements a method of vibroacoustic diagnostics of cyclic mechanisms [2] and containing a series-connected vibrator, amplifier, processing unit vibroacoustic signal and a recording device. The vibro-acoustic signal processing unit includes a multiplier, a probe pulse shaper, a probe pulse delay line, a temporary control device, and an integrator.

Устройство выделяет из виброакустического сигнала периодическую (циклическую) составляющую, форма которой достаточно близко отображает характер динамических процессов в узле, с движением которого синхронизирована последовательность зондирующих импульсов, а следовательно, несет достоверную информацию о техническом состоянии узла. Однако, из-за того, что измерение значений сигнала в определенных фазах цикла производят в стробе с конечной длительностью, возникает некоторая погрешность вследствие сглаживания сигнала в стробе (огрубление формы циклической составляющей) и, следовательно, уменьшается точность измерения. Кроме того, интегрирование (сглаживание) в стробе осуществляется аналоговым интегратором, что также снижает точность измерений. Данное устройство позволяет осуществлять просмотр циклической составляющей последовательной подачей зондирующих импульсов, что увеличивает время диагностики. The device extracts a periodic (cyclic) component from the vibroacoustic signal, the shape of which rather closely reflects the nature of the dynamic processes in the node, with the movement of which the sequence of probe pulses is synchronized, and therefore carries reliable information about the technical condition of the node. However, due to the fact that the measurement of signal values in certain phases of the cycle is performed in the strobe with a finite duration, there is some error due to smoothing of the signal in the strobe (coarsening of the shape of the cyclic component) and, therefore, the measurement accuracy decreases. In addition, integration (smoothing) in the strobe is carried out by an analog integrator, which also reduces the accuracy of measurements. This device allows you to view the cyclic component by a sequential supply of probing pulses, which increases the diagnostic time.

Задача изобретения - разработать устройство для диагностики механизмов циклического действия, которое позволило бы сократить время и повысить точность диагностики механизма. The objective of the invention is to develop a device for the diagnosis of mechanisms of cyclic action, which would reduce the time and improve the accuracy of diagnosis of the mechanism.

Это достигается тем, что в устройстве для диагностики механизма циклического действия, включающем последовательно соединенные вибропреобразователь, усилитель, блок обработки виброакустического сигнала и регистрирующее устройство, согласно изобретению блок обработки виброакустического сигнала содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), подключенный к выходу усилителя, рециркулятор и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), подключенный к регистрирующему устройству, при этом рециркулятор состоит из последовательно соединенных двухвходового сумматора, цифрового умножителя и управляемой линии задержки, сигнальный выход которой подключен к выходам АЦП, выход цифрового умножителя подключен к входу ЦАП, а управляющий вход линии задержки через последовательно соединенные цифровой умножитель частоты и формирователь импульсов - к датчику фазы цикла. This is achieved by the fact that in a device for diagnosing a cyclic action mechanism, including a series-connected vibration transducer, amplifier, vibroacoustic signal processing unit and a recording device, according to the invention, the vibroacoustic signal processing unit comprises an analog-to-digital converter (ADC) connected to the amplifier output, a recirculator and a digital-to-analog converter (DAC) connected to a recording device, while the recirculator consists of series-connected vuhvhodovogo adder, the multiplier and the digital controlled delay line, which signal output is connected to the ADC output, the digital output of the multiplier is connected to the input of the DAC, and the control input of the delay line connected in series through a digital frequency multiplier and a pulse generator - the sensor cycle phase.

Использование рециркулятора с управляемой от датчика фазы цикла линией задержки в каждый момент времени обеспечивает точное равенство времени задержки и длительности цикла действия механизма, вследствие чего в следящем режиме работы рециркулятора за изменениями скорости вращения механизма обеспечивается точная настройка рециркулятора на частоту вращения механизма. Это позволяет осуществлять синфазное накопление полезной периодической составляющей вибросигнала механизма и отфильтровывать ее от шума и мощных несинхронных периодических вибраций соседних узлов и механизмов, полностью сохраняя форму, что повышает точность диагностики. The use of a recirculator with a delay line controlled by the cycle phase sensor at each moment of time ensures that the delay time and the duration of the cycle of the mechanism are exactly equal, as a result of which the recirculator is precisely tuned to the frequency of rotation of the mechanism in the tracking mode of the recirculator This allows the in-phase accumulation of the useful periodic component of the vibration signal of the mechanism and filter it from noise and powerful non-synchronous periodic vibrations of neighboring nodes and mechanisms, fully preserving the shape, which increases the accuracy of diagnostics.

Равенство времени задержки и периода циклической составляющей позволяет с помощью рециркулятора одновременно получать и выводить на регистрирующее устройство все значения полезного сигнала, что ускоряет время диагностики. Кроме того, выполнение блока обработки виброакустического сигнала позволяет организовать работу всего устройства таким образом, что сигнал обрабатывается на цифровом уровне, что также повышает точность диагностики. The equality of the delay time and the period of the cyclic component allows using the recirculator to simultaneously receive and output to the recording device all the values of the useful signal, which speeds up the diagnostic time. In addition, the execution of the processing unit of the vibro-acoustic signal allows you to organize the operation of the entire device so that the signal is processed at a digital level, which also improves the accuracy of diagnostics.

На чертеже представлена функциональная схема диагностического устройства. The drawing shows a functional diagram of a diagnostic device.

Устройство содержит последовательно соединенные вибропреобразователь 1, усилитель 2, блок 3 обработки виброакустического сигнала и регистрирующее устройство 4. Блок обработки виброакустического сигнала включает АЦП 5, подключенный к выходу усилителя 2, ЦАП 6, подсоединенный к регистрирующему устройству 4. The device contains a series-connected vibration transducer 1, an amplifier 2, a vibroacoustic signal processing unit 3 and a recording device 4. The vibroacoustic signal processing unit includes an ADC 5 connected to the output of an amplifier 2, a DAC 6 connected to a recording device 4.

Блок обработки виброакустического сигнала состоит из последовательно соединенных двухвходового сумматора 7, цифрового умножителя 8 с коэффициентом умножения β < 1 и управляемой линии задержки 9, выход которой подсоединен к первому входу сумматора 7, второй вход которого подключен к выходу АЦП 5. Выход цифрового умножителя 8 соединен с входом ЦАП 6, а управляющий вход линии задержки 9 через последовательно соединенные цифровой умножитель частоты 10 и формирователь импульсов 11 подключен к датчику 12 фазы цикла. The vibro-acoustic signal processing unit consists of a two-input adder 7 connected in series, a digital multiplier 8 with a multiplication factor β <1 and a controlled delay line 9, the output of which is connected to the first input of the adder 7, the second input of which is connected to the output of the ADC 5. The output of the digital multiplier 8 is connected with the input of the DAC 6, and the control input of the delay line 9 through a series-connected digital frequency multiplier 10 and a pulse shaper 11 is connected to the sensor 12 of the phase of the cycle.

Устройство работает следующим образом. Сигнал, генерирующий механизмом циклического действия, с вибропреобразователя 1 после усиления в усилителе 2 и преобразовании в АЦП 5 поступает в блок обработки виброакустического сигнала. Пройдя через сумматор 7, сигнал ослабляется в цифровом умножителе 8 с коэффициентом умножения β< 1. The device operates as follows. The signal generated by the cyclic action mechanism from the vibration transducer 1 after amplification in the amplifier 2 and conversion to the ADC 5 enters the processing unit of the vibroacoustic signal. Having passed through the adder 7, the signal is attenuated in the digital multiplier 8 with a multiplication factor β <1.

Коэффициент задает определенную постоянную времени рециркуляции сигнала для осуществления экспоненциального режима накопления полезного сигнала. The coefficient sets a certain time constant of the signal recirculation for the implementation of the exponential mode of accumulation of the useful signal.

Ослабленный сигнал из цифрового умножителя 8 поступает в ЦАП 6 и линию задержки 9, откуда после задержки на время, равное длительности цикла действия механизма, поступает на первый вход сумматора 7, где происходит суммирование задержанных на время, равное длительности цикла, синфазных значений полезного сигнала с полезным сигналом, поступившим в АЦП 5. При этом синфазность значений полезного сигнала, поступающего с АЦП 5, и сигнала, поступающего с линии задержки 9, обеспечивается управляющим сигналом от датчика фазы цикла механизма. The attenuated signal from the digital multiplier 8 enters the DAC 6 and the delay line 9, from where, after a delay for a time equal to the duration of the cycle of the mechanism, it arrives at the first input of the adder 7, where the common mode values of the useful signal are delayed for a time equal to the cycle time the useful signal received by the ADC 5. In this case, the phase-matching of the values of the useful signal coming from the ADC 5 and the signal coming from the delay line 9 is provided by the control signal from the mechanism cycle phase sensor.

Управляющий сигнал от датчика 12 формируется в формирователе 11 импульсов и затем поступает в цифровой умножитель 10 частоты, в котором частота сформированного сигнала фазы цикла умножается на число, которое определяет количество значений сигнала в течение периода, необходимое для точного измерения циклической составляющей. The control signal from the sensor 12 is generated in the pulse shaper 11 and then fed to a digital frequency multiplier 10, in which the frequency of the generated phase signal of the cycle is multiplied by a number that determines the number of signal values during the period required for accurate measurement of the cyclic component.

Сигнал с умноженной частоты поступает на управляющий вход линии задержки 9 и осуществляет запись значений полезного виброакустического сигнала в линии задержки и их считывание равно через период вращения механизма. Тем самым обеспечивается постоянное (следящее) равенство периода вращения механизма и времени задержки. Притом происходит экспоненциальное накопление полезного сигнала в сумматоре 7 при полном сохранении формы циклической составляющей, что увеличивает точность измерений. Накапливаемый в сумматоре 7 сигнал через цифровой умножитель 8 непрерывно поступает в ЦАП 6 и после образования в аналоговый вид - на регистрирующее устройство. При этом на регистрирующее устройство 4 выводятся одновременно все значения полезного сигнала, что ускоряет время диагностики. The signal from the multiplied frequency is fed to the control input of the delay line 9 and records the values of the useful vibroacoustic signal in the delay line and their reading is equal after a period of rotation of the mechanism. This ensures a constant (tracking) equality of the period of rotation of the mechanism and the delay time. Moreover, the exponential accumulation of the useful signal in the adder 7 while fully maintaining the shape of the cyclic component, which increases the accuracy of the measurements. The signal accumulated in the adder 7 through the digital multiplier 8 is continuously fed to the DAC 6 and after formation in analog form - to the recording device. At the same time, all values of the useful signal are output to the recording device 4 at the same time, which speeds up the diagnostic time.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ МЕХАНИЗМОВ ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, усилитель, блок обработки виброакустического сигнала и регистрирующий блок, отличающееся тем, что блок обработки виброакустического сигнала выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, двухвходового сумматора, цифрового умножителя и цифроаналогового преобразователя, последовательно соединенных датчика фазы цикла, формирователя импульсов и цифрового умножителя частоты, управляемой линии задержки, первый вход которой соединен с выходом цифрового умножителя, второй вход - с выходом цифрового умножителя частоты, а выход - с вторым входом двухвходового сумматора, вход аналого-цифрового преобразователя является входом блока обработки виброакустического сигнала, выход цифроаналогового преобразователя является выходом блока обработки виброакустического сигнала. DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF MECHANISMS OF CYCLIC ACTION, containing serially connected vibration transducer, amplifier, processing unit of vibroacoustic signal and recording unit, characterized in that the processing unit of vibroacoustic signal is made in the form of series-connected analog-to-digital converter, two-input adder, digital multiplier, digital-to-digital connected cycle phase sensor, pulse shaper and digital frequency multiplier, a delay line, the first input of which is connected to the output of the digital multiplier, the second input - with the output of the digital frequency multiplier, and the output - with the second input of the two-input adder, the input of the analog-to-digital converter is the input of the vibroacoustic signal processing unit, the output of the digital-to-analog converter is the output of the processing unit vibroacoustic signal.
SU5050341 1992-06-30 1992-06-30 Device for diagnosis of cyclic-action mechanisms RU2029255C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5050341 RU2029255C1 (en) 1992-06-30 1992-06-30 Device for diagnosis of cyclic-action mechanisms
PCT/RU1993/000156 WO1994000741A1 (en) 1992-06-30 1993-06-30 Device for diagnostics of cycle-action mechanisms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5050341 RU2029255C1 (en) 1992-06-30 1992-06-30 Device for diagnosis of cyclic-action mechanisms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2029255C1 true RU2029255C1 (en) 1995-02-20

Family

ID=21608336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5050341 RU2029255C1 (en) 1992-06-30 1992-06-30 Device for diagnosis of cyclic-action mechanisms

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2029255C1 (en)
WO (1) WO1994000741A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101251412B (en) * 2008-04-17 2010-10-06 上海交通大学 Method for rebuilding circulation calm sound source by overlapping spherical wave

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3512402A (en) * 1966-05-17 1970-05-19 Reliance Electric & Eng Co Non-contacting vibration analyzer
SU896425A1 (en) * 1980-04-22 1982-01-07 Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева Analyzer for vibrational acoustic diagnostics of rotating parts
SU1281918A1 (en) * 1985-05-22 1987-01-07 Омский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Device for diagnosis of cyclic-action mechanisms
SU1467412A1 (en) * 1986-05-05 1989-03-23 Предприятие П/Я Р-6564 Device for vibration diagnostics of periodic action mechanisms
BR8702534A (en) * 1986-05-21 1988-02-23 Union Carbide Corp MONITORING PROCESS FOR ROTATING PIECE VIBRATIONS
US4757717A (en) * 1986-11-25 1988-07-19 General Electric Company Apparatus and method for measuring vibration of a rotating member
SU1679234A1 (en) * 1989-10-31 1991-09-23 Волгодонский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института Атомного Энергетического Машиностроения Iterative actuators diagnosis device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1652862, кл. G 01M 7/00, 1989. *
2. Авторское свидетельство СССР N 845635, кл. G 01M 7/00, 1978. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO1994000741A1 (en) 1994-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2029255C1 (en) Device for diagnosis of cyclic-action mechanisms
US4881174A (en) Sinusoidal signal frequency measuring device
EP0148362A1 (en) Method of obtaining pseudofiltering effect in process of accumulation and nuclear magnetic resonance spectrometry utilizing same
SU1652862A1 (en) Device for vibrotesting of turbine set
JPH05264335A (en) Method and apparatus for analyzing rotational order ratio
JPS60192216A (en) Multiple point measuring instrument
De Prins et al. Numerical signal averaging for cycle determination
JP2718686B2 (en) Analog-to-digital converter
SU872971A1 (en) Device for mechanism diagnostics
JPH08152375A (en) Unbalance measuring apparatus
SU690408A1 (en) Digital arrangement for optimum measuring of signal phase
SU794488A1 (en) Welding quality control device
SU1472769A1 (en) Device for diagnosing technical condition of a mechanism
SU703912A1 (en) Periodic signal measuring device
SU1043343A1 (en) Device for estimating diesel injector performance
SU896425A1 (en) Analyzer for vibrational acoustic diagnostics of rotating parts
SU1452316A1 (en) Installation for acoustic-emission inspection
SU726676A1 (en) Method of measuring electroacoustic transducers characteristics
SU1138679A1 (en) Device for diagnosing flaws in cyclic-action machines and mechanisms
JPH039385Y2 (en)
SU1515102A2 (en) Ultrasonic flaw detector
SU1582042A1 (en) Apparatus for diagnostics of surface of rolling of bearing
JPH03123825A (en) Vibrational spectrum analyzer for rotating machine
SU809148A1 (en) Device for analog transducer data input and preprocessing
SU1411970A2 (en) Device for determining characteristics of a-d converter

Legal Events

Date Code Title Description
REG Reference to a code of a succession state

Ref country code: RU

Ref legal event code: MM4A

Effective date: 20090701