УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕХАНИЗМОВ Российский патент 2019 года по МПК G01H1/08 G01M15/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния возвратно-поступательных механизмов и других механизмов циклического действия по их вибрационным характеристикам как в автомобильном, железнодорожном, авиационном, морском, речном и других видах транспорта, так и в различной механической технике.

Известно устройство для диагностирования технического состояния механизмов, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, фильтр, дискретизатор, умножитель, анализатор спектра, генератор функций Уолша, подключенный к второму входу умножителя, преобразователь перемещений контролируемого механизма и подключенный к нему синхронизатор, выход синхронизатора соединен с входом генератора функций Уолша (см. авторское свидетельство на изобретение №1472769 по заявке на изобретение №4177823/24-28 от 08.01.1987, опубликовано 15.04.1989, кл. G01H 1/08).

Однако данное устройство обладает низкой точностью измерений и большим по длительности временем процесса диагностики технического состояния механизмов.

Низкая точность измерений обусловлена двумя факторами.

Во-первых, функции Уолша генерируются на единственном информационном выходе генератора функций Уолша, при этом они формируются последовательно друг за другом, и осуществляется анализ диагностических сигналов, относящихся к разным следующим друг за другом циклам работы возвратно-поступательных механизмов и других механизмов циклического действия, что приводит к разбросу их параметров. При этом спектральные коэффициенты соответствуют, по сути, разным диагностическим сигналам, снимаемым с исследуемого объекта, относящимся к разным циклам работы механизма.

Во-вторых, низкая точность обусловлена плохими корреляционными свойствами функций Уолша, а именно большими боковыми пиками функций автокорреляции сигналов Уолша, что приводит к возможной ошибке результатов измерений, выдаваемых анализатором спектра. Анализатор спектра может принять большой боковой пик функции автокорреляции сигнала Уолша за основной пик и выдать ошибочное значение спектрального коэффициента исследуемого диагностического сигнала. Необходимо, чтобы боковые пики автокорреляционных функций ортогональной системы сигналов, используемых в качестве базисных при анализе, были как можно меньше по величине.

В свою очередь, большое по длительности время процесса диагностики технического состояния механизмов при использовании известного устройства обусловлено тем, что это время анализа определяется суммарной длительностью всех N=2ⁿ функций Уолша (где n=1, 2, 3, 4, 5, 6, …,) при их последовательном формировании генератором функций Уолша.

Известно также устройство для диагностики технического состояния механизмов, содержащее вибропреобразователь, фильтр, дискретизатор, анализатор спектра, преобразователь перемещений диагностируемого механизма, синхронизатор, 2ⁿ трехвходовых умножителей, 2ⁿ - канальный генератор функций Уолша (где 2ⁿ - число функций Уолша, формируемых одновременно на его выходах), 2^n-1 - разрядный циклический регистр сдвига, первый управляемый инвертор, второй управляемый инвертор, двухвходовый коммутатор и элемент односторонней проводимости, причем вибропреобразователь, фильтр и дискретизатор соединены последовательно, а выход преобразователя перемещений диагностируемого механизма подключен к входу синхронизатора, выход синхронизатора подключен к входу запуска 2ⁿ - канального генератора функций Уолша, выходы трехвходовых умножителей подключены к входам анализатора спектра, выход дискретизатора подключен к первым входам всех трехвходовых умножителей, i-е информационные выходы 2ⁿ - канального генератора функций Уолша подключены к вторым входам i-х трехвходовых умножителей, третьи входы всех трехвходовых умножителей подключены к информационному выходу двухвходового коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу первого управляемого инвертора, а второй информационный вход подключен к выходу второго управляемого инвертора, управляющие входы инверторов подключены к выходу старшего разряда 2^n-1 - разрядного циклического регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к тактовому выходу 2ⁿ - канального генератора функций Уолша, второй информационный выход 2ⁿ - канального генератора функций Уолша подключен к входу элемента односторонней проводимости, выход которого соединен с управляющим входом двухвходового коммутатора, (2ⁿ-3)-й информационный выход 2ⁿ - канального генератора функций Уолша подключен к информационному входу первого управляемого инвертора, (2ⁿ+4)-й информационный выход 2ⁿ - канального генератора функций Уолша подключен к информационному входу второго управляемого инвертора, выход элемента односторонней проводимости подключен к управляющему входу двухвходового коммутатора (см. патент на изобретение №2531474 по заявке на изобретение №2013151583/06 от 19.11.2013, опубликовано 20.10.2014, кл. G01M 15/12).

Однако данное устройство обладает низкой точностью измерений в процессе диагностики технического состояния механизмов, поскольку применяемая в нем базисная система функций Рида-Мюллера обладает плохими корреляционными свойствами.

Целью изобретения является повышение точности измерений в процессе диагностики технического состояния механизмов.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для диагностики технического состояния механизмов, содержащее вибропреобразователь, фильтр, дискретизатор, анализатор спектра, преобразователь перемещений диагностируемого механизма, синхронизатор, 2ⁿ трехвходовых умножителей, 2ⁿ - канальный генератор функций Уолша (где 2ⁿ - число функций Уолша, формируемых одновременно на его выходах), элемент односторонней проводимости и двухвходовый коммутатор, причем вибропреобразователь, фильтр и дискретизатор соединены последовательно, а выход преобразователя перемещений диагностируемого механизма подключен к входу синхронизатора, выход синхронизатора подключен к входу запуска 2ⁿ - канального генератора функций Уолша, второй выход блока формирования функций Уолша подключен к входу элемента односторонней проводимости, выходы трехвходовых умножителей подключены к входам анализатора спектра, выход дискретизатора подключен к первым входам всех трехвходовых умножителей, i-е информационные выходы 2ⁿ - канального генератора функций Уолша подключены к вторым входам i-х трехвходовых умножителей, введены двухразрядный регистр сдвига и двухвходовый умножитель, причем тактовый выход 2ⁿ - канального генератора функций Уолша соединен с тактовым входом двухразрядного регистра сдвига, выход элемента односторонней проводимости соединен с информационным входом двухразрядного регистра сдвига, выход которого подключен к управляющему входу двухвходового коммутатора, первый информационный вход которого соединен с (2^n-1-2)-м выходом блока формирования функций Уолша, второй информационный вход коммутатора соединен с (2^n-1+1)-м выходом блока формирования функций Уолша, выход коммутатора подключен к первому входу двухвходового умножителя, второй вход которого подключен к второму выходу блока формирования функций Уолша, выход двухвходового умножителя соединен с третьими входами всех трехвходовых умножителей.

Для выявления информативных параметров исследуемого диагностического сигнала, а именно его амплитуды, частоты, смещения, наклона, формы (выпуклая или вогнутая), смещения его центра и различных комбинаций указанных параметров, а также при анализе изменений этих параметров для выявления отклонений от нормы, в том числе и на ранних стадиях возникновения неисправностей в механизме, число точек дискретизации исследуемого сигнала должно быть не менее N=16, при объеме базисной системы функций также не менее 16 (см. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. - М.: Мир, 1983, т. 2, с. 85, а также Трахтман A.M., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. - М.: Советское радио, 1975, с. 14-20).

Выбор для использования устройством для диагностики технического состояния механизмов базисной системы функций с улучшенными автокорреляционными свойствами с целью повышения точности оценки информативных параметров исследуемого диагностического сигнала и расширения возможности анализа большего разнообразия его форм должен быть основан на рациональном подходе, учитывающем следующие моменты.

1. Целесообразно выбирать ортогональный базис таким образом, чтобы каждая из базисных функций принимала сравнительно небольшое число значений, что упрощает реализацию всей системы диагностики (см. Карповский М.Г., Москалев Э.С. Спектральные методы анализа и синтеза дискретных устройств. - Л.: Энергия, 1973, стр. 9, второй абзац сверху). То есть желательно, чтобы функции базисной системы имели два значения: +1 и -1.

2. Иногда для спектрального анализа сигналов и спектральных методов оценки применяют и базисную систему функций Хаара (см. Карповский М.Г., Москалев Э.С. Спектральные методы анализа и синтеза дискретных устройств. - Л.: Энергия, 1973, стр. 85, нижний абзац и стр. 86, верхний абзац). Однако использование базиса Хаара не оправдано с точки зрения значительного роста объема памяти для хранения спектральных коэффициентов в связи с увеличением их числа. Это связано с тем, что каждый из коэффициентов разложения по Хаару не учитывает поведение функции (или исследуемого диагностического сигнала) на всем интервале задания (то есть на интервале исследования диагностического сигнала) (см. Карповский М.Г., Москалев Э.С. Спектральные методы анализа и синтеза дискретных устройств. - Л.: Энергия, 1973, стр. 132, второй абзац сверху).

Таким образом, использование устройством для диагностики технического состояния механизмов в качестве базисной системы совокупности функций Хаара с целью повышения точности и достоверности оценки информативных параметров диагностического сигнала и расширения возможности анализа большего разнообразия форм диагностического сигнала полностью исключается.

В качестве другой базисной системы, альтернативной системе функций Уолша, в известном устройстве для диагностики технического состояния механизмов (см. патент на изобретение №2531474 по заявке на изобретение №2013151583/06 от 19.11.2013, опубликовано 20.10.2014, кл. G01M 15/12) используется базисная система функций Рида-Мюллера, представленная в нескольких источниках (например, см. Передача цифровой информации: Пер. с английского/ Под ред. Самойленко С.И. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963).

Сравнительно недавно был предложен новый теоретико-кольцевой подход к описанию функций Рида-Мюллера, дающий достаточно наглядное построение указанных кодов и вводящий понятие базисных кодов Рида-Мюллера (см. Тумайкин И.Н. Базисные коды Рида-Маллера как групповые коды. Журнал «Фундаментальная и прикладная математика», том 18, №4, 2013, с. 137-154). Математическое описание функций Рида-Мюллера достаточно подробно представлено в ряде источников (например, см. Кузнецов Ю.В., Шкарин С.А. Коды Рида-Маллера (обзор публикаций). Журнал «Математические вопросы кибернетики», вып. 6, 1996, с. 5-50, а также см. Нога Алон, Тали Кауфман, Майкл Кривелевич, Симон Лицын и Дана Рон. Тестирование кодов Рида-Мюллера. IEEE Transactions on Information Theory, 51 (11), 2005, с. 4032-4039).

Данные, приведенные в перечисленных источниках, показывают, что базисная система функций Рида-Мюллера обладает недостаточно хорошими автокорреляционными свойствами, что приводит к низкой точности измерений в процессе диагностики технического состояния механизмов.

Известно, что при построении устройств для оценки спектров исследуемых сигналов в различных базисах или, например, систем радиолокации, функция автокорреляции используемых базисных сигналов представляет наибольший интерес в процессе выбора кодовых последовательностей (базисных функций). Для устранения мешающих факторов, например, помехи, возникающей в случае даже небольшой рассинхронизации генератора базисных функций и анализатора спектра (в пределах длительности одного или нескольких элементов базисного сигнала) нужно уменьшать остатки (боковые пики функций автокорреляции базисных сигналов) (см. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. - М.: Советское радио, 1973, стр. 48, четвертый абзац сверху). То есть более высокую точность обеспечивает использование базисных сигналов, обладающих малыми боковыми пиками функций автокорреляции.

Кроме того, для получения наименьшей вероятности установления ложной синхронизации (с целью минимизации ошибки при определении спектральных коэффициентов исследуемого диагностического сигнала), а следовательно, повышения помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений, при измерениях необходимо использовать сигналы с малыми боковыми пиками функций автокорреляции (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь, 1979, стр. 64, первый абзац снизу).

Известно, что автокорреляционная функция сигнала S(t) определяется выражением:

где τ - величина временного сдвига сигнала.

Из выражения (1) видно, что R(τ) характеризует степень связи (корреляции) сигнала S(t) с его копией, сдвинутой на величину τ по оси времени.

Ясно, что функция R(τ) достигает максимума при τ=0, так как любой сигнал полностью коррелирован с самим собой.

При этом:

то есть максимальное значение автокорреляционной функции равно энергии сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Советское радио, 1971, стр. 68).

Для случая сигналов, пронормированных по энергии с учетом Е=1 автокорреляционная функция сигнала состоит из центрального пика с амплитудой 1, размещенного на интервале (- τ₀, τ₀) и боковых пиков, распределенных на интервалах (-Т,-τ₀) и (τ₀, Т). Амплитуды боковых пиков принимают различные значения, но у сигналов с хорошими корреляционными свойствами они малы, то есть существенно меньше амплитуды центрального пика, равной 1 (см. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, стр. 30).

Значения боковых пиков функции автокорреляции, которые обычно меньше основного, зависят от реально используемой базисной системы функций. Устройства для диагностирования технического состояния механизмов, при возникновении значительных по величине боковых пиков функции автокорреляции, не могут обеспечить точного измерения спектральных коэффициентов исследуемого диагностического сигнала, так как в этом случае анализатор спектра должен различать основной и максимальный боковой пики функции корреляции (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь, 1979, стр. 67).

Корреляционные свойства функций базисной системы (кодовой последовательности) характеризует показатель различимости (ПР), определяемый как разность значений функции автокорреляции, соответствующих основному и максимальному боковому пикам. Очевидно, чем больше ПР, тем лучше кодовая последовательность (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь, 1979, стр. 65, а также стр. 66, рис. 3.11), тем выше точность и достоверность использующей ее системы.

Таким образом, наиболее важной проблемой является отыскание базисной системы сигналов с малыми остатками корреляционной функции (см. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. - М.: Советское радио, 1973, стр. 279, первый абзац снизу).

В прототипе (см. патент на изобретение №2531474 по заявке на изобретение №2013151583/06 от 19.11.2013, опубликовано 20.10.2014, кл. G01M 15/12) было предложено использовать в качестве базисной системы функций систему функций Рида-Мюллера. Вместе с тем, она обладает плохими автокорреляционными свойствами, приводящими к низкой точности измерений.

Существенно большую точность измерений можно обеспечить при использовании базисной системы функций V(i,θ), предлагаемой в данном изобретении, обладающей лучшими автокорреляционными свойствами.

Для функций Уолша Wal(i,θ), используемых в аналоге, функций Рида-Мюллера R(i,θ), используемых в прототипе, и функций V(i,θ), предлагаемых для использования в данном изобретении, были рассчитаны их автокорреляционные функции, максимальные боковые пики автокорреляционных функций и показатели различимости (ПР).

Результаты расчетов для случая 2ⁿ=16 представлены в таблице 1.

По результатам, представленным в таблице 1, видно, что система дискретных ортогональных функций V(i,θ) в предлагаемом устройстве для диагностики имеет максимальный боковой пик автокорреляционной функции R(τ)_max меньше в 2,143 раз, чем система функций Уолша Wal(i,θ), используемая в аналоге, и меньше в 1,143 раз, чем система функций Рида-Мюллера R(i,θ), используемая в прототипе

При этом показатель различимости (ПР) у системы дискретных ортогональных функций V(i,θ) больше, чем у функций Уолша, в 9 раз, и больше, чем у функций Рида-Мюллера R(i,θ), используемых в прототипе в 1,125 раз.

Кроме сказанного, с учетом того, что предлагаемое устройство формирует одновременно N=2ⁿ дискретных ортогональных функций V(i,θ), полную характеристику исследуемого диагностического сигнала можно получить за один цикл работы возвратно-поступательного механизма или другого механизма циклического действия, являющегося диагностируемым объектом, что сокращает в N=2ⁿ раз время процесса диагностики технического состояния по сравнению с аналогом (см. авторское свидетельство на изобретение №1472769 по заявке на изобретение №4177823/24-28 от 08.01.1987, опубликовано 15.04.1989, кл. G01H 1/08).

Свойства базисной системы функций V(i,θ) можно охарактеризовать следующим образом.

1. Функции базисной системы V(i,θ) имеют только два значения: +1 и -1.

2. Требуемый объем памяти для хранения спектральных коэффициентов при использовании базисной системы V(i,θ) точно такой же, как и у базисной системы функций Уолша и базисной системы функций Рида-Мюллера.

3. Объем базисной системы функций V(i,θ) равен объему базисной системы функций Уолша и базисной системы функций Рида-Мюллера.

4. Наконец, функции базисной системы V(i,θ) обладают лучшими корреляционными свойствами, чем функции базисной системы Уолша и базисной системы Рида-Мюллера, что было показано ранее.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для диагностики технического состояния механизмов, на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования ортогональной функции V(12,θ) базисной системы функций V(i,θ) в предлагаемом устройстве для диагностики технического состояния механизмов, на фиг. 3 - временные диаграммы базисной системы функций Уолша, используемых в аналоге, на фиг. 4 и фиг. 5 - автокорреляционные функции сигналов Уолша, на фиг. 6 - временные диаграммы базисной системы функций Рида-Мюллера, используемых в прототипе, на фиг. 7 и фиг. 8 - автокорреляционные функции сигналов Рида-Мюллера, на фиг. 9 - временные диаграммы базисной системы функций V(i,θ), используемых в предлагаемом устройстве, на фиг. 10 и фиг. 11 - автокорреляционные функции сигналов V(i,θ).

Устройство для диагностики технического состояния механизмов содержит вибропреобразователь 1, фильтр 2, дискретизатор 3, трехвходовые умножители 4, анализатор 5 спектра, преобразователь 6 перемещений диагностируемого механизма, синхронизатор 7, 2ⁿ - канальный генератор 8 функций Уолша (где 2ⁿ - число функций Уолша, формируемых одновременно на его выходах), элемент 9 односторонней проводимости, двухразрядный регистр 10 сдвига, двухвходовый коммутатор 11, двухвходовый умножитель 12.

Предлагаемое устройство для диагностики технического состояния механизмов работает следующим образом.

Вибрации возвратно-поступательного механизма или другого механизма циклического действия, являющегося объектом диагностики, с помощью вибропреобразователя 1, установленного на объекте, преобразуются в электрический сигнал, который подвергается фильтрации в требуемой полосе частот с помощью фильтра 2. Отфильтрованный сигнал, пройдя через дискретизатор 3, преобразуется в дискретную последовательность импульсов, которая поступает на первые входы всех трехвходовых умножителей 4.

Преобразователь 6 перемещений, установленный в некоторой точке объекта диагностики, генерирует импульс в момент прохождения мимо него определенного узла диагностируемого механизма. Сгенерированный импульс поступает на вход синхронизатора 7, назначение которого заключается в запуске 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша. Синхронизатор 7 обеспечивает запуск генератора 8 функций Уолша от импульса, приходящего на синхронизатор 7 с выхода преобразователя 6 перемещений в процессе измерения.

В момент запуска 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша он начинает формировать сигналы Уолша, которые поступают на вторые входы соответствующих трехвходовых умножителей. На третьи входы всех трехвходовых умножителей в это время поступает производящий сигнал системы функций V(0,θ). В результате умножения отсчета сигнала и каждой функции Уолша Wal(i,θ) на производящую функцию V(0,θ) на выходах всех трехвходовых умножителей формируются результаты произведений отсчетов исследуемого диагностического сигнала на соответствующую функцию V(i,θ), то есть составляющие спектральных коэффициентов базисной системы функций V(i,θ).

Совокупность указанных результатов после одного цикла работы механизма поступает для оценки в анализатор спектра, с целью сравнения его с эталонным спектром в базисе функций V(i,θ), и по результатам сравнения выносится заключение о техническом состоянии возвратно-поступательных механизмов и других механизмов циклического действия.

Поясним подробнее процесс формирования системы базисных функций V(i,θ) в предлагаемом устройстве для случая N=16.

Перед началом работы устройства для диагностики технического состояния механизмов разряды двухразрядного регистра 10 сдвига находятся в нулевом состоянии.

В момент поступления импульса от синхронизатора 7 на вход запуска 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша, генератор 8 начинает формировать на своих информационных выходах 2ⁿ функций Уоша.

Подробное описание устройства и принципа работы 2ⁿ - канального генератора функций Уолша представлено во многих известных источниках (см., например, Тузов Г.И., Сивов В.А., Прытков В.И., Урядников Ю.Ф., Дергачев Ю.А., Сулиманов А.А. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / Под ред. Тузова Г.И. - М: Радио и связь, 1985, с. 67, рис. 2.18).

После поступления импульса от синхронизатора 7 на тактовом выходе 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша формируется последовательность тактовых импульсов (фиг. 2, а).

Функция Уолша Wal(1,θ), формируемая на втором выходе 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша (фиг. 2, б) подается на вход элемента 9 односторонней проводимости (в качестве которого может использоваться обычный диод), с выхода которого на информационный вход регистра 10 сдвига поступает только положительная часть функции Уолша Wal(1,θ) (фиг. 2, в). На тактовый вход регистра 10 сдвига поступают импульсы с тактового выхода 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша (фиг. 2, а).

В связи с тем, что в разрядах двухразрядного регистра 10 сдвига в исходном состоянии были записаны нули, информация на его выходе оказывается сдвинутой относительно информации на его входе на два такта (фиг. 2, г). Последовательность единиц и нулей с выхода регистра 10 сдвига поступает на управляющий вход двухвходового коммутатора 11, устроенного таким образом, что при поступлении на управляющий вход «0» на выходе коммутатора 11 появляется информация, поступающая на его первый вход, а при поступлении на управляющий вход «1» на выходе коммутатора 17 появляется информация, поступающая на его второй вход.

Схемы двухвходового коммутатора 11 часто используются в составе различных дискретных устройств, и представлены, например, в источнике: Основы дискретной техники АСУ и связи. Под общей редакцией Гриненко Г.Ф. - Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1980, с. 461.

Таким образом, вид сигнала на выходе коммутатора 11 (фиг. 2, ж) определяется видом сигнала Уолша Wal(5,θ), формируемого на шестом выходе (фиг. 2, д) 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша и видом сигнала Уолша Wal(8,θ), формируемого на девятом выходе 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша (фиг. 2, е).

Сигнал с выхода коммутатора 11 (фиг. 2, ж) поступает на первый вход двухвходового умножителя 12, на второй вход которого подается сигнал Wal(1,θ) (фиг. 2, б) со второго выхода 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша, в результате чего на выходе двухвходового умножителя 12 появляется сигнал, поступающий на третьи входы всех трехвходовых умножителей 4 (см. фиг. 2, з). Поскольку на вторые входы трехвходовых умножителей 4 подаются соответствующие сигналы Уолша Wal(i,θ), на их выходах формируются функции V(i,θ), имеющие вид, отличающийся от вида функций Уолша Wal(i,θ). Вид функций V(i,θ) также отличается от вида функций Рида-Мюллера, используемых в прототипе.

Таким образом, на выходе двухвходового умножителя 12 в течение периода формирования системы базисных функций V(i,θ) будет сформирована производящая функция V(0,θ) (фиг. 2, з). При умножении ее в трехвходовых умножителях 4 на все функции Wal(i,θ), будет получена система базисных функций V(i,θ).

Например, при умножении функции Уолша Wal(12,θ) (фиг. 2, и), формируемой на тринадцатом выходе генератора 8 функций Уолша, на производящую функцию системы базисных функций V(0,θ) (фиг. 2, з), будет получена функция V(12,θ) (фиг. 2, й).

На фиг. 2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования функции V(12,θ) в предлагаемом устройстве для случая 2ⁿ=16.

На диаграммах показано временное состояние:

а) тактового выхода 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша;

б) второго информационного выхода 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша, на котором формируется функция Wal(1,θ);

в) выхода элемента 9 односторонней проводимости, на котором формируется положительная часть сигнала Wal(1,θ);

г) выхода двухразрядного регистра 10 сдвига;

д) шестого информационного выхода 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша, на котором формируется функция Wal(5,θ);

е) девятого информационного выхода 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша, на котором формируется функция Wal(8,θ);

ж) выхода двухвходового коммутатора 11;

з) выхода двухвходового умножителя 12, на котором формируется производящая функция предлагаемой базисной системы V(0,θ);

и) тринадцатого выхода 2ⁿ - канального генератора 8 функций Уолша, на котором формируется функция Wal(12,θ);

й) выхода тринадцатого трехвходового умножителя 4, на котором формируется функция V(12,θ).

В ортогональности предлагаемых функций V(i,θ), формируемых в предлагаемом устройстве, можно убедиться путем перемножения любых функций V(i,θ) и интегрирования результата перемножения за время Т (где Т - период определения функций).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности измерений в процессе диагностики технического состояния механизмов за счет использования базисной системы функций V(i,θ), предлагаемой в данном изобретении, обладающей лучшими автокорреляционными свойствами.

Устройство для диагностики технического состояния механизмов относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики технического состояния возвратно-поступательных механизмов и других механизмов циклического действия по их вибрационным характеристикам как в автомобильном, железнодорожном, авиационном, морском, речном и других видах транспорта, так и в различной механической технике. Устройство для диагностики технического состояния механизмов содержит вибропреобразователь (1), фильтр (2), дискретизатор (3), трехвходовые умножители (4), анализатор (5) спектра, преобразователь (6) перемещений диагностируемого механизма, синхронизатор (7), 2ⁿ-канальный генератор (8) функций Уолша (где 2ⁿ - число функций Уолша, формируемых одновременно на его выходах), элемент (9) односторонней проводимости, двухразрядный регистр (10) сдвига, двухвходовый коммутатор (11), двухвходовый умножитель (12). Техническим результатом при реализации заявленного решении является повышение точности измерений в процессе диагностики технического состояния механизмов. 11 ил., 1 табл.

Устройство для диагностики технического состояния механизмов, содержащее вибропреобразователь, фильтр, дискретизатор, анализатор спектра, преобразователь перемещений диагностируемого механизма, синхронизатор, 2ⁿ трехвходовых умножителей, 2ⁿ-канальный генератор функций Уолша (где 2ⁿ - число функций Уолша, формируемых одновременно на его выходах), элемент односторонней проводимости и двухвходовый коммутатор, причем вибропреобразователь, фильтр и дискретизатор соединены последовательно, а выход преобразователя перемещений диагностируемого механизма подключен к входу синхронизатора, выход синхронизатора подключен к входу запуска 2ⁿ-канального генератора функций Уолша, второй выход блока формирования функций Уолша подключен к входу элемента односторонней проводимости, выходы трехвходовых умножителей подключены к входам анализатора спектра, выход дискретизатора подключен к первым входам всех трехвходовых умножителей, i-е информационные выходы 2ⁿ-канального генератора функций Уолша подключены к вторым входам i-x трехвходовых умножителей, отличающееся тем, что в него введены двухразрядный регистр сдвига и двухвходовый умножитель, причем тактовый выход 2ⁿ-канального генератора функций Уолша соединен с тактовым входом двухразрядного регистра сдвига, выход элемента односторонней проводимости соединен с информационным входом двухразрядного регистра сдвига, выход которого подключен к управляющему входу двухвходового коммутатора, первый информационный вход которого соединен с (2^n-1-2)-м выходом блока формирования функций Уолша, второй информационный вход коммутатора соединен с (2^n-1+1)-м выходом блока формирования функций Уолша, выход коммутатора подключен к первому входу двухвходового умножителя, второй вход которого подключен к второму выходу блока формирования функций Уолша, выход двухвходового умножителя соединен с третьими входами всех трехвходовых умножителей.