Торсиограф
TORSIOGRAPH

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для диагностирования состояния валов и валопроводов в судостроении.
Известно устройство для контроля крутильных колебаний (см. патент РФ №2044285, 1995), содержащее закрепляемый на объекте корпус, выполненный в виде двух сообщающихся сосудов, размещенный в корпусе инерционный элемент, источник света, световод, установленный в корпусе и оптически связанный с инерционным элементом, в качестве которого используется ртуть, и источником света, измерительный блок с фотопреобразователем.
Данное устройство имеет недостатки, заключающиеся в том, что невозможно измерение крутильных колебаний с частотой более 1 Гц и, кроме того, в нем используется вредный материал - ртуть.
Наиболее близким по конструкции является электронно-механическое устройство (торсиограф) с аналого-цифровым преобразователем, выбранное в качестве прототипа (см. патент RU 60718 U1, 2007).
Недостатками данного устройства являются: наличие проволочных тензорезисторов усложняет установку, настройку и калибровку устройства, устройство необходимо закреплять на свободном конце валолинии, что усложняет установку устройства, устройство имеет в составе механические части, изнашивающиеся при использовании.
Технический результат - повышение точности измерения крутильных колебаний.
Он достигается тем, что известное устройство, содержащее корпус, исследуемый вал, дополнительно имеет основание в виде печатной платы, фиксированное на нижней поверхности корпуса, на котором установлены и фиксированы трехосевой микроэлектромеханический акселерометр с встроенным аналого-цифровым преобразователем, микропроцессор, соединенный с аналого-цифровым преобразователем, микросхему памяти, связанную с микропроцессором, устройство вывода информации, установленное на металлических ножках, выполненное в виде светодиодного графического экрана, и соединенное с микропроцессором, аккумуляторную батарею, соединенную со стабилизатором напряжения, фиксированным на боковой поверхности корпуса, при этом стабилизатор напряжения соединен с микропроцессором, акселерометром, микросхемой памяти, устройством вывода информации и сенсорными кнопками на металлических ножках для управления микропроцессором и соединенные с ним, корпус снабжен крышкой из прозрачного пластика с тумблером и разъемом для передачи информации и зарядки аккумуляторной батареи и жестко фиксирован на исследуемом валу с помощью крепежных ремней, снабженных замком с трещоткой.
Предлагаемое устройство схематично представлено на чертеже (фиг. 1 - вид сверху, фиг. 2 - крышка с тумблером и разъемом, вид сверху).
Устройство состоит из корпуса 1, исследуемого вала 2, имеет основание в виде печатной платы 3, фиксированное на нижней поверхности корпуса 1, на котором установлены и фиксированы трехосевой микроэлектромеханический акселерометр 4 с встроенным аналого-цифровым преобразователем 5, микропроцессор 6, соединенный с аналого-цифровым преобразователем 5, микросхема памяти 7, соединенная с микропроцессором 6, устройство вывода информации 8, выполненное в виде светодиодного графического экрана (OLED-дисплей), установленное на металлических ножках (на чертеже не показаны) и соединенное с микропроцессором 6, аккумуляторная батарея 9, соединенная со стабилизатором напряжения 10, фиксированным на боковой поверхности корпуса 1, при этом стабилизатор напряжения 10 соединен с микропроцессором 6, акселерометром 4, микросхемой памяти 7, устройством вывода информации 8 и сенсорными кнопками 11 на металлических ножках (на чертеже не показаны) для управления микропроцессором 6 и соединенные с ним, корпус 1 снабжен крышкой 12 из прозрачного пластика с тумблером 13 и разъемом 14 для передачи информации и зарядки аккумуляторной батареи 9. Корпус 1 жестко фиксирован на исследуемом валу 2 с помощью крепежных ремней 15, снабженных замком с трещоткой (на чертеже не показан).
Устройство работает следующим образом. Корпус 1 с крышкой 12 из прозрачного пластика закреплен на исследуемом валу 2 при помощи крепежных ремней 15, которые натягиваются с помощью замка с трещоткой. При нажатии на тумблер 13, подается питание от аккумуляторной батареи 9 на стабилизатор напряжения 10. От стабилизатора напряжения 10 подается питание на микропроцессор 6, акселерометр 4 с встроенным аналого-цифровым преобразователем 5, сенсорные кнопки 11, микросхему памяти 7, устройство вывода информации 8. На устройстве вывода информации 8 появляется индикация о результате прохождения самотестирования при включении и через несколько секунд отображается главное меню. После выбора режима «работа» с помощью сенсорных кнопок 11, устройство полностью готово к работе. Корпус 1, закрепленный крепежными ремнями 15, в точности воспроизводит вращательные движения исследуемого вала 2. Акселерометр 4, прошедший калибровку на заводе-изготовителе, воспринимает возникающие в исследуемом валу 2 ускорения, после чего встроенный аналогово-цифровой преобразователь 5 передает сигнал в микропроцессор 6, который после преобразования передает данные на микросхему памяти 7 и устройство вывода информации 8, в качестве которого используется OLED-дисплей. Для зарядки аккумуляторной батареи 9 и передачи информации на компьютер используется разъем 14.
Использование трехосевого микроэлектромеханического акселерометра с встроенным аналого-цифровым преобразователем позволяет получать более точные результаты измерений крутильных колебаний и не калибровать устройство при установке. Микропроцессор оперативно обрабатывает полученные с акселерометра данные и передает их на микросхему памяти и устройство вывода информации. Микросхема памяти хранит полученные данные длительное время. Устройство вывода информации позволяет осуществлять мониторинг за режимом работы торсиографа. Аккумуляторная батарея позволяет накапливать энергию с целью ее последующего использования для подачи питания на стабилизатор напряжения, который распределяет его между элементами устройства и стабилизирует напряжение. Сенсорные кнопки служат для удобства управления микропроцессором. Печатная плата позволяет разместить, зафиксировать и соединить между собой элементы устройства. Крышка из прозрачного пластика защищает элементы устройства от механических повреждений и позволяет управлять сенсорными кнопками и наблюдать за устройством вывода информации. Использование тумблера позволяет включать и отключать устройство. С помощью разъема заряжается аккумуляторная батарея и передается информация на компьютер. Применение крепежных ремней и замка с трещоткой позволяет зафиксировать устройство в любом месте исследуемого вала.
Положительный эффект - предложенный торсиограф прост в использовании, позволяет с большей точностью измерять крутильные колебания валов и валопроводов в судостроении, судоремонте, а также измерение вибраций конструкций, без проведения калибровки устройства после установки его в любом удобном месте исследуемого объекта.