CS227230B1

CS227230B1 - Equipment for machine object diagnostics

Info

Publication number: CS227230B1
Application number: CS630282A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Ing Csc Balek; Oldrich Prof Dr Ing Drs Taraba
Original assignee: Rudolf Ing Csc Balek; Oldrich Prof Dr Ing Drs Taraba
Priority date: 1982-08-30
Filing date: 1982-08-30
Publication date: 1984-04-16

Abstract

Zařízení pro diagnostiku strojních objektů rozborem emitovaného ultrazvukového signálu lze použit k zjišťování poruchy ložisek, převodových skříni nebo hydrodynamického systému, například vodní turbíny, čerpadla a podobně. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se signál, snimaný ze strojního objektu v kmitočtovém pásmu 20 kHz až 1 MHz snímačem /1/, konvertuje synchronním detektorem sestávajícím ze zádrže /2/ nízkofrekvenčních signálů, zesilovače /3/, směšovače /4/ a oscilátoru /5/ na nízkofrekvenční signál 0 až 15 kHz, který je zesílen a dále zpracováván blokem /15/ mšnicioh systémů.The device for diagnosing machine objects by analyzing the emitted ultrasonic signal can be used to detect faults in bearings, gearboxes or hydrodynamic systems, for example water turbines, pumps and the like. The essence of the invention lies in the fact that the signal, detected from the machine object in the frequency range of 20 kHz to 1 MHz by the sensor /1/, is converted by a synchronous detector consisting of a low-frequency signal retainer /2/, an amplifier /3/, a mixer /4/ and an oscillator /5/ into a low-frequency signal of 0 to 15 kHz, which is amplified and further processed by the system block /15/.

Description

Vynález se týká zařízení pro diagnostiku strojních objektů rozborem emitovaného ultrazvukového signálu, které lze použít ke zjišlování poruchy kluzného nebo valivého ložiska, převodové skříně nebo hydrodynamického systému, jakým jsou například vodní turbiny, čerpadla, vstřikovací čerpadla naftových motorů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for diagnosing machinery objects by analyzing an emitted ultrasonic signal which can be used to detect a failure of a plain or rolling bearing, gearbox or hydrodynamic system such as water turbines, pumps, diesel injection pumps.

Dosud se užívá zařízení provádějící rozbor emitovaného signálu strojním objektem, např. ložiskem, tím způsobem, že piezokeramický snímač je čidlem, které je přiloženo na vhodné místo strojního objektu, např. na převodovou skříň. Strojním objektem emitovaný ultrazvukový signál se tím převádí na elektrický signál, který je dále v elektronických systémech vyhodnocen tak, že je převeden na vysoký mezifrekvenční kmitočet, dále zesílen a detekován, popř. je užito selektivních voltmetrů.So far, a device is used to analyze an emitted signal by a machine object, eg a bearing, in such a way that the piezo-ceramic sensor is a sensor that is applied to a suitable location of the machine object, eg a gearbox. The ultrasonic signal emitted by the machine object is thus converted into an electrical signal, which is then evaluated in electronic systems by converting it to a high intermediate frequency, further amplified and detected, or detected. selective voltmeters are used.

Nevýhoda stávajícího zařízení tkví v tom, že nelze konstruovat detektory signálu těchto vysokých mezifrekvenčních kmitočtů s dostatečnou přesností, která by zpracovávaly požadovanou dynamiku detekovaných signálů.The disadvantage of the existing device is that it is not possible to construct signal detectors of these high IF frequencies with sufficient accuracy to process the desired dynamics of the detected signals.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro diagnostiku strojních objektů rozborem emitovaného ultrazvukového signálu, sestávající ze snímače a zesilovače, jenž je připojen na směěovač, spojený s oscilátorem, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že snímač je k zesilovači připojen přes zádrž nízkofrekvenčních signálů. Výstup směšovače je připojen na vstup nízkofrekvenčního zesilovače, jehož výstup je přes výkonový zesilovač spojen s blokem měřicích systémů. Zesilovač a nízkofrekvenční zesilovač jsou napojeny na zdroj stejnosměrného regulovatelného napětí. Strojním objektem emitovaný ultrazvukový signál, např. v oblasti od 20 kHz až 1 MHz i výše, je opět převeden na elektrický signál, například piezoelektrickým přijímačem, který po částečném vysokofrekvenčním zesílení je konvertován směšovačem, takzvaným synchronním detektorem přímo do oblasti nízkých kmitočtů.These disadvantages are overcome by a device for diagnosing machine objects by analyzing an emitted ultrasonic signal consisting of a sensor and an amplifier which is connected to an oscillator-connected converter according to the invention. Its essence is that the sensor is connected to the amplifier via a low-frequency signal hold. The mixer output is connected to the input of a low frequency amplifier, whose output is connected to a block of measuring systems via a power amplifier. The amplifier and the low-frequency amplifier are connected to a DC adjustable voltage source. The ultrasonic signal emitted by the machine, for example in the range from 20 kHz to 1 MHz and above, is again converted into an electrical signal, for example by a piezoelectric receiver, which after partial high-frequency amplification is converted by a mixer, a so-called synchronous detector.

Výsledný signál je tudíž přímo v uchem slyšitelné oblasti kmitočtů a lze jej snadno zpracovávat, například na úrovňových zapisovačích. Šířku pásma zpracovávaného signálu určuje proto šířka pásma nízkofrekvenčního zesilovače. V této kmitočtové oblasti již lze konstruovat přesné měřiče signálů, například měřiče pravé efektivní hodnoty, střední hodnoty, Špičkové hodnoty, snadno zpracovávající dynamický rozsah signálu 30 až 340 dB. Tento signál je dále vhodný k digitálnímu zpracování a jeho vyhodnocení počítačem. Jako synchronního detektoru lze užít všech druhů směšovačů, jako například koincidenční detektory, modulátory dvojčinné, kruhové, Covanovy, křížové atd. Blok měřicích systémů je tvořen systémem pro měření špičkové hodnoty, systémem pro měření střední hodnoty a systémem pro měření pravé efektivní hodnoty. Blok je dále opatřen analogočíslicovým převodníkem, reproduktorem a podle vynálezu popřípadě přímým výstupem, jejichž navzájem spojené vstupy jsou připojeny k výstupu výkonového zesilovače.The resulting signal is therefore directly in the ear-audible range of frequencies and can be easily processed, for example on level recorders. The bandwidth of the signal being processed is therefore determined by the bandwidth of the low-frequency amplifier. Precise signal meters, such as true RMS, Mean, Peak, and easy to process dynamic signal ranges from 30 to 340 dB can be constructed in this frequency range. This signal is also suitable for digital processing and computer evaluation. All types of mixers can be used as a synchronous detector, such as coincidence detectors, double-acting, circular, Covan, cross, etc. The measuring system block consists of a peak value measurement system, a mean value measurement system and a true RMS measurement system. The block is further provided with an analog-to-digital converter, a loudspeaker and, according to the invention, optionally a direct output, whose interconnected inputs are connected to the output of a power amplifier.

Přístroje se vyznačují vysokou citlivostí a jsou schopny registrovat napětí na přijímači, pohybující se v rozsahu 1 /uV. Citlivost přístroje lze ovládat v dynamickém rozsahu větším než 90 dB.The instruments are characterized by high sensitivity and are able to register the voltage on the receiver in the range of 1 / uV. The sensitivity of the instrument can be controlled in a dynamic range greater than 90 dB.

Vynález a jeho účinky jsou blíže popsány na příkladu jeho provedení pomocí připojeného výkresu, na kterém je znázorněno schematické zapojení zařízení podle vynálezu.The invention and its effects are described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which a schematic connection of a device according to the invention is shown.

Zařízení sestává ze snímače £, jehož -výstup je napojen na zádrž 2, nízkofrekvenčních signálů. Zádrž 2 je spojena se zesilovačem a synchronním detektorem £, k němuž je napojen oscilátor 2· K detektoru £ je napojen nízkofrekvenční zesilovač j6, zb kterým je napojen výkonový zesilovač 8. K zesilovači 6 a zesilovači 3. J^e napojen zdroj 2, stejnosměrného regulačního napětí. Na výstup zesilovače 2 je napojen blok 15 měřicích systémů.The device consists of a sensor 6, the output of which is connected to the containment 2 of the low-frequency signals. WRV 2 is connected to an amplifier and a synchronous detector £, to which is connected an oscillator 2 · K £ detector is connected to the audio amplifier j6, ss which is connected to the power amplifier 8. To amplifier 6 and the amplifier 3. H ^e connected to the source 2 DC control Tension. A block 15 of measuring systems is connected to the output of the amplifier 2.

Snímač £, přiložený na strojní objekt, snímá emitovaný signál a transformuje jej na signál elektrický, který je veden do zádrže 2, nízkofrekvenčních signálů, která má za úkol potlačit všechny kmitočty akustického pásma, například 0 až 20 kHz. Signál z výstupu zá drže 2. nízkofrekvenčních signálů je dále zesílen zesilovačem 2 ^a veden do synchronního detektoru £, kde dojde ke smíšení s kmitočtem oscilátoru 2· Rozdílový nízkofrekvenční signál je dále zesílen v nízkofrekvenčním zesilovači 2 ^se Šířkou pásma 15 kllz, jehož zesílení, jekož i zesílení zesilovače 2 lze regulovat zdrojem 2 stejnosměrného regulačního napStí v dynamickém rozsahu 90 dB. Výstupní napětí na výstupu nízkofrekvenčního zesilovače 2 je již charakteru nízkofrekvenčního v důsledku činnosti synchronního detektoru £ a je dále zesíleno výkonovým zesilovačem 2 se Šířkou pásma 0 až 15 kHz. Na výstupu výkonového zesilovače 2 Je pak připojen blok 15 měřicích systémů, který obsahuje systém 2 pro měření špičkové hodnoty, systém 10 pro měření střední hodnoty, systém 11 pro měření pravé efektivní hodnoty, analogočíslicový převodník 12. reproduktor 13 a přímý výstup 14. vhodný například pro připojení osciloskopu.The sensor 6, applied to the machine object, senses the emitted signal and transforms it into an electrical signal which is routed to the low-frequency signal trap 2 to suppress all frequencies of the acoustic band, for example 0 to 20 kHz. The signal from the output of the low-frequency signal 2 is further amplified by an amplifier 2 ^and fed to a synchronous detector 6 where it mixes with the frequency of the oscillator 2. The differential low-frequency signal is further amplified in a low-frequency amplifier 2 ^{with a} 15 kHz bandwidth. The amplification 2 of the amplifier 2 can also be controlled by a source 2 of direct control voltage in the dynamic range of 90 dB. The output voltage at the output of the low-frequency amplifier 2 is already low-frequency due to the operation of the synchronous detector 6 and is further amplified by a power amplifier 2 with a bandwidth of 0 to 15 kHz. At the output of the power amplifier 2, a measuring system block 15 is then provided, which includes a peak measurement system 2, a mean value measurement system 10, a true rms value measurement system 11, an analog-to-digital converter 12, a loudspeaker 13 and a direct output 14. to connect the oscilloscope.

Zařízení podle vynálezu je použitelné k diagnostice v nejrůznějších průmyslových odvětvích, zejména v oblastech strojírenství a energetiky.The device according to the invention is useful for diagnostics in a wide variety of industries, in particular in the fields of engineering and power engineering.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for diagnosing machine objects by analyzing an emitted ultrasonic signal, comprising a sensor and an amplifier connected to a mixer connected to an oscillator, characterized in that the sensor (1) is connected to the amplifier (3) via a low-frequency containment (2) The output of the mixer (4) is connected to the input of a low-frequency amplifier (6), the output of which is connected via a power amplifier (8) to a block (15) of the measuring systems.

Device according to claim 1, characterized in that the amplifier (3) and the low-frequency amplifier (6) are connected to a DC voltage source (7).

Device according to claim 1, characterized in that the measuring system block (15) comprises a peak measurement system (9), a mean value measurement system (10), a true RMS measurement system (11), an analog to digital converter. (12), a loudspeaker (13) and optionally a direct output (14), the interconnected inputs of which are connected to the output of the power amplifier (8).