Система вибродиагностическая многоканальная

Полезная модель относится к контролю технического состояния механизмов и может быть  использована для диагностики подшипников, подшипниковых и редукторных узлов, зубчатых передач ходовой части железнодорожного транспортного средства.
Создание устройств для вибродиагностики  с организацией независимых измерительных каналов без аналогового мультиплексирования с раздельными аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) для каждого канала  на сегодняшний день является актуальной задачей.
Известно устройство ОМСД-02М (патент РФ № 105739, МПК G01М 13/14, опубл. 20.06.2011) для вибродиагностики подшипниковых узлов ходовой части железнодорожного подвижного состава, которое содержит вибродатчики, устанавливаемые на диагностируемом объекте, подключенные к входам усилителей заряда. К выходам усилителей заряда подключен своими входами сигма-дельта аналого-цифровой преобразователь (ΣΔ-АЦП). Выход ΣΔ-АЦП через устройство сопряжения подключен к ПЭВМ.
Недостатком известного устройства является необходимость коммутации аналоговых сигналов на входе ΣΔ-АЦП, что влечет за собой увеличение времени измерения сигналов    на время затухания переходных процессов и время установления счётчиков цифрового фильтра ΣΔ-АЦП.
Наиболее близкой к заявляемому  устройству является система диагностики механизмов ОМСД  (патент РФ № 176408, МПК G01M 17/00,  опубл.   18.01.2018)  предназначенная для диагностики подшипников, подшипниковых и редукторных узлов, зубчатых передач ходовой части железнодорожного транспортного средства. Система содержит вибродатчики, устанавливаемые на диагностируемых объектах, подключенные к входам усилителей заряда. Аналоговый мультиплексор своими входами подключен к выходам усилителей заряда и ПЭВМ, а выходом к плате аналого-цифрового преобразователя (АЦП), которая в свою очередь подключена к ПЭВМ. Цифровой мультиплексор связан с бесконтактными оптическими датчиками частоты вращения и ПЭВМ.  Демультиплексор подключен своим входом к ПЭВМ, а выходом - к блокам управления диагностируемых объектов.
К недостаткам известного устройства относится наличие аналогового мультиплексора, к входам которого подключены выходы  усилителей заряда. Такая структура, при кажущейся ее простоте, при практической реализации требует значительного аппаратного усложнения: установки в каждом канале между выходом усилителя заряда   и входом мультиплексора аналоговых противоподменных фильтров нижних частот высокого порядка для коррекции амплитудно-частотной характеристика вибродатчиков, которая  включает в себя высокодобротные высокочастотные резонансы, расположенные за пределами полезного измеряемого сигнала, а так же   дополнительных устройств, ограничивающих уровень сигналов на входах мультиплексора для устранения  существенного взаимовлияния между мультиплексируемыми каналами, возникающее при перегрузке одного из них.
Отсутствие этих дополнительных устройств существенно снижает надёжность и достоверность регистрируемых сигналов и может приводить к полной потере полезности полученной информации.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, - создание эффективной и достоверной системы вибродиагностики.
Технический результат от использования полезной модели заключается в сокращении времени проведения вибродиагностики за счет  отсутствия переходных процессов, имеющих место при аналоговом переключении измерительных каналов, и обеспечении одновременной регистрации цифрового  сигнала во всех каналах,  в отсутствии взаимовлияния между каналами при перегрузке одного из них и, следовательно, в повышении достоверности измерений.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе вибродиагностической многоканальной, содержащей вибродатчики, устанавливаемые на диагностируемых объектах, выходы которых соединены с входами усилителей заряда, аналого-цифровые преобразователи, входы аналого-цифровых преобразователей подключены к выходам усилителей, а выходы аналого-цифровых преобразователей через устройство сопряжения соединены с последовательным USB-портом ПЭВМ.
Приведенная на чертеже блок-схема  отражает заявляемую полезную модель.
1
2
N,
1
2
N,
1
2
N,
Система вибродиагностическая многоканальная  содержит N вибродатчиков 1,1…1 устанавливаемых на диагностируемых объектах (на чертеже не показаны), соединенных своими выходами с входами N усилителей заряда   2,2…2     выходы которых, в свою очередь, соединены с входами N АЦП  3,3…3      выходы которых  соединены с входами устройства сопряжения  4,  с  USB- портом   ПЭВМ 5.
Система вибродиагностическая многоканальная функционирует следующим образом.
1
2
N
1
2
N
1
2
N
1
2
N
Вибродатчики  1,1…1 устанавливают на испытуемый объект, например на буксовые узлы, двигатель и редуктор колесно-моторного блока  рельсового транспорта. Двигатель, редуктор и колесная пара раскручиваются и сигналы механической вибрации, возникающей при вращении шестерней и подшипников, содержащие информацию о фактическом техническом состоянии поверхностей качения подшипников и шестерней, преобразуются вибродатчиками1,1…1   в электрический заряд (измеряется в пикокулонах - пКл). Электрические заряды поступают на входы усилителей заряда 2,2…2, которые преобразуют заряд в напряжение (Вольт). Выход каждого усилителя подключен к своему  АЦП 3,3…3  , где аналоговые сигналы  преобразуются в 16-ти (или более) разрядные цифровые сигналы, после чего оцифрованные сигналы  измерительных каналов одновременно  передаются через устройство сопряжения 4 в последовательный USB-порт ПЭВМ 5. В ПЭВМ 5 с помощью специального программного обеспечения сигналы обрабатываются и анализируются на предмет определения наличия в них признаков дефектов в испытуемых объектах.
Заявляемая полезная модель может быть реализована промышленным способом с использованием известных технических средств и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость". Аналого-цифровой преобразователь (АЦП), может быть использован, например, ADS 1271 фирмы Texas Instruments, Inc, усилитель - операционный усилитель OPA 1641, OPA 140 или OPA 145 того же производителя, дифференциальный усилитель ADA 4940-1 Analog Devices, Inc, вибродатчик АР1057, производства ООО «ГлобалТест».
Таким образом,  данные технические проблемы решаются организацией в системе вибродиагностической многоканальной  независимых измерительных каналов без аналогового мультиплексирования с раздельными АЦП для каждого канала.  Это позволяет сократить время проведения вибродиагностики за счет отсутствия переходных процессов имеющих место быть при аналоговом переключении измерительных каналов и обеспечения одновременной записи цифрового  сигнала,  отсутствие взаимовлияния между каналами при перегрузке одного из них и, следовательно, повышение достоверности измерений.