Портативная система для измерения вибрации

Известия ТРТУ

Т ематический выпуск

С.В. Маляров ПОРТАТИВНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ

В настоящее время виброизмерительные датчики - акселерометры широко применяются в информационно-измерительных системах, обеспечивающих сбор и обработку данных о состоянии различных технических объектов. В связи с этим большой практический интерес представляет разработка портативных устройств регистрации и обработки информации, снимаемой с акселерометра.

Функциональная схема варианта такого устройства показана на рисунке.

Сигнал, снимаемый с акселерометра, поступает на вход согласующего усилителя напряжения либо на вход согласующего зарядового усилителя, обеспечивающего выходное напряжение, пропорциональное поступающему электрическому заряду. Использование зарядового усилителя предпочтительно в случаях значительной емкости акселерометра или большой длины соединительного кабеля.

Коэффициенты усиления масштабного усилителя равны 1 и 10.

С выхода масштабного усилителя сигнал поступает или сразу на фильтры и далее (тогда измеряется виброускорение), или проходит через интегратор 1 (для измерения виброскорости), или через интеграторы 1 и 2 (для измерения виброперемещения).

Использование фильтров нижних и верхних частот необходимо для ограничения диапазона рабочих частот с целью исключения помех.

Применение среднеквадратичного детектора связано с тем, что реальная форма измеряемых виброколебаний, как правило, отличается от гармонической.

В качестве АЦП была выбрана широко распространенная микросхема КР572ПВ5А - интегрирующий АЦП с выводом информации на жидкокристаллический индикатор на 3 1/2 десятичных разряда.

Питание прибора осуществляется с помощью схемы, обеспечивающей симметричное питание от одного изолированного источника тока относительно общего провода. Также она обеспечивает биполярное питание операционного усилителя (АЦП) от однополярного внутреннего или внешнего источника тока.

Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении

Биполярное питание прибора осуществляется с помощью специальной схемы от однополярного внутреннего или внешнего источника тока с напряжением 9

В.

Диапазон рабочих частот для электронного блока рассмотренной виброиз-мерительной системы может составлять 2 Гц - 20 кГц. Исходя из конкретных условий применения использованы фильтры ограничивающие полосу частот в пределах 20 Гц - 6 кГц, погрешность измерения на базовой частоте 160 Гц не превышает 2%, а на остальных частотах рабочего диапазона не более 5%.

В качестве датчика вибрации использованы пьезоэлектрические виброизме-рительные преобразователи серии АК317, разработанные в НКТБ «Пьезоприбор».

Базируется портативная система для измерения вибрации на пьезоэлектрические акселерометры АК-317 (сертификат КИ.С.28.004.Л № 10666).

Разработка осуществлена на факультете высоких технологий РГУ совместно с НКТБ «Пьезоприбор» РГУ, руководитель к.т.н Янчич В.В., консультант Новак В.П.

С.С.Лопатин, А.Е.Панич

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

В управлении технологическими процессами можно выделить две системы, одна из которых воздействует на процесс, например, нагреватель или компрессор, а другая осуществляет измерение физических параметров процесса, например, температуры или давления. Эти системы связаны между собой через эксперта, который по определенным правилам регулирует процесс в заданных технологических границах. До недавнего времени роль такого эксперта выполнял оператор, который в зависимости от ситуации управлял системой воздействия на процесс. Успехи микроэлектроники последних двух десятилетий позволили переложить функции эксперта на компьютеры, успешно справляющиеся с задачами управления технологическими процессами благодаря высокому быстродействию и достаточной памяти. В результате измерительные системы все отчетливее стали приобретать характер не просто информационных, а высокоинтегрированных информа-ционно-управляющих систем. Рассмотрим в общих чертах, что понимается под такими системами и как функционирует цепь обратной связи управления технологическим процессом.

1. На входе эта система имеет, как правило, аналоговые чувствительные элементы, которые на основе простых физических принципов преобразуют параметры процесса в электрические сигналы.

2. Затем следует блок предварительной обработки сигналов, преобразующий измеряемый сигнал в нормализованные аналоговые сигналы или цифровой код.

3. Эти сигналы поступают в блок интеллектуальной обработки, который по определенному алгоритму делает заключение о достоверности информации и вносит в нее при необходимости коррекцию. На этом этапе может также происходить распознавание неординарных и аварийных ситуаций.

4. В конце этой цепи находится выходной блок, который используя стандартизованные сигналы, управляет системой воздействия на процесс, а также может осуществлять протоколирование измеряемых параметров.

Аналоговым чувствительным элементам присущи общие недостатки. Прежде всего к ним относятся шумы и артефакты, причиной которых является одина-