Датчики и приборы, применяемые при диагностировании

Основные задачи диагностирования (проверка исправности, работоспособности и функционирования, поиск дефектов и сбор информации для прогнозирования остаточного ресурса) решают системы диагностирования. Система диагностирования представляет собой совокупность средств технической диагностики машин, объекта диагностирования и исполнителей.

Средства технического диагностирования являются важной составной частью системы диагностирования. Среди аппаратурных средств диагностирования, которые имеют наиболее широкое применение для диагностирования машин различают внешние средства, подключаемые к объекту диагностирования только для осуществления процесса диагноза, и встроенные средства, составляющие с объектом диагностирования конструктивно единое целое и дающие возможность получать информацию о состоянии объекта непрерывно.

Как и все средства измерений средства диагностирования делят на ручные и автоматизированные, кроме того, по отношению к объектам диагностирования они могут быть специализированными или универсальными. Специализированные аппаратурные средства отличаются большей простотой и меньшей стоимостью. Универсальные аппаратурные средства могут работать по сменным программам, поэтому пригодны для различных объектов диагностирования. Универсальные средства хотя и отличаются сложностью и большой стоимостью, могут быть легко унифицированы, что открывает возможность их серийного производства.

Встроенные средства, как правило, всегда являются специализированными и труднее поддаются унификации вследствие большого конструктивного разнообразия сборочных единиц машин.

Средства технического диагностирования могут быть переносными, передвижными и стационарными.

Средства технического диагностирования машин можно разделить также по принципу действия на две большие группы: средства механические (основанные на механических, гидравлических и пневматических преобразователях и приборах) и средства электрические (основанные на электрических преобразователях и приборах). В средства диагностирования входят также различные устройства, обеспечивающие необходимое нагружение объекта при диагностировании (специальные тормозные машины, стенды). Современные средства диагностирования как механические, так и электрические должны быть укомплектованы также устройствами метрологического обеспечения.

Первые системы диагностирования машин базировались главным образом на механических аппаратурных средствах. Хотя и сейчас применяют довольно широко механические средства диагностирования, наблюдается тенденция к более широкому использованию электрических средств. Электрические средства позволяют достигать большей точности, обладают более широким, чем механические, частотным диапазоном, позволяют представлять результаты измерения в форме документа, а также автоматизировать процесс постановки диагноза. Электрические средства диагностирования в общем случае содержат последовательно включенные датчики, промежуточные преобразователи и приборы.

Датчики — большинство параметров, подлежащих измерению при диагностировании, являются неэлектрическими величинами и только часть их, связанная с электрическим приводом и электрооборудованием машин, может быть непосредственно представлена электрическими сигналами.

К числу измеряемых при диагностировании неэлектрических величин относят, линейные и угловые перемещения, скорости и ускорения, силы и крутящие моменты, давления, расходы жидкостей и газов, температуры, а также временные интервалы.

Измеряемые при диагностировании машин электрические величины включают в себя параметры электрических цепей (активные и реактивные сопротивления, емкости и индуктивности), а также напряжения, токи, их функциональные взаимозависимости и изменения в функции времени.

При измерении неэлектрических величин одной из наиболее важных задач является преобразование всех измеряемых параметров в унифицированные электрические сигналы, обеспечивающие наибольшее удобство при последующих измерениях, обработке и представлении информации. Эту функцию осуществляют датчики. Датчики механических величин, как правило, содержат в себе ряд преобразователей — это упругие чувствительные элементы, рычаги, редукторы, турбинки, шатунно-кривошипные механизмы и другие устройства, сигналы которых воздействуют на электрические первичные преобразователи, также входящие в состав датчиков. Электрические преобразователи механических величин и температуры делят на две группы генераторные, для которых выходной величиной является ЭДС или ток, и параметрические с выходной величиной в виде изменения сопротивления, емкости или индуктивности. Обе группы электрических первичных преобразователей имеют много разновидностей, основанных на определенных физических принципах действия.

К числу промежуточных преобразователей в первую очередь относят электрические схемы, в которые включают датчики. Все датчики с параметрическими первичными преобразователями включают в специальные измерительные схемы (потенциометрические, мостовые, автогенераторные), которые осуществляют преобразование изменений параметров первичного преобразователя в изменения параметров сигнала на выходе схемы. Первичные генераторные преобразователи некоторых типов (например, тахогенераторы) и преобразователи электрических величин (шунты, трансформаторы тока и напряжения) соединяют непосредственно без промежуточного преобразования с приборами.

Подавляющее большинство первичных преобразователей отличаются низким уровнем выходных сигналов. С целью повышения уровня сигнала до величины, достаточной для нормального функционирования прибора применяют масштабные промежуточные преобразователи-усилители.

Промежуточные преобразователи также применяют в средствах технического диагностирования машин — для формирования сигналов по амплитуде и форме, а также селекции по частоте и фазе. Для этого используют аналоговые и частотные пороговые устройства, дифференцирующие и интегрирующие цепи, частотные фильтры и фазовые селекторы.

К приборам относят все средства измерений, предназначенные для получения информации об измеряемой величине, в форме, удобной для восприятия наблюдателем. Приборы по способам снятия отсчета делят на приборы с визуальным отсчетом и регистрирующие. Первые по типу индикации можно разделить на приборы с отсчетом по шкале (шкальные), с цифровым отсчетом (цифровые) и со знаковым представлением информации (дисплеи). Регистрирующие приборы в свою очередь делят на приборы с открытой формой записи информации (самописцы), осциллографы, цифропечатающие устройства и приборы со скрытой формой записи информации.