Устройство для измерения нестабильности угловой скорости Советский патент 1983 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при исследовании характера и менения угловой скорости объектов, работающих в условиях неустановивших ся режимов вращения и знакопеременных нагрузок.. Известно устройство для измерения нестабильности угловой скорости вращения вала, содержащее диск с метками, по одну сторону которого размещен источник света, по другую фотоприемник, подключенный к триггеру запрета и элементам совпадения C Недостатком данного устройства является невысокая точность измереИзвестно устройство для измерения нестабильности угловой скорости, содержащее подвижный и неподвижный растры, осветители и фотоприемники, оптически согласованные через растры и измеритель временных интерваловП Однако известное устройство не ре шает задачи разделения частотных сос тавляющих нестабильности угловой ско рости А возникающий при выполнении диска разброс расстояний между метками и неравномерность ширины самих меток определяют составляющую погрешность, которая здесь не учитывается. Целью изобретения является повыше ние точности измерения нестабильност угловой скорости путем коррекции погрешности и измерение амплитудно-час тотных характеристик нестабильности путем спектрального преобразования сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения нестабильности угловой скорости, содержащее подвижный и неподвижный растры, осветители и фотоприемники, оптически согласованные через растры и измеритель временных интервалов, введены второй измеритель временных интервалов, блок преобразования кода, две линии задержки, блок проме жуточной памяти, дифференциёшьный усилитель, согласующий фильтр и анализ,атор спектра, при этом метки подвижного растра выполнены в виде круговой кодовой шкалы в двоичном коде Грея, а в неподвижном растре - в виде радиально расположенных отверстий различного разряда, выходы фотоприемников подключены к блоку преобразо вания, выход последнего через линию задержки подсоединен к управляющему входу согласующего фильтра, подключенного своим выходом к анализатору . спектра, выход фотоприемника младшего разряда параллельно подключен к двум измерителям временных интервалов, один из которых через вторую ли нию задержки соединен с первым входом дифференциального усилителя, а второй через блок промежуточной памяти - с вторым входом дифференциального усилителя, соединенного выходом с входом согласующего фильтра. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 - осветители, диски и фоточувствительные злементы, конструктивное расположение; на фиг.3 - подвижный диск; на фиг.4 - неподвижный диск. Устройство состоит из растрового фотоэлектрического преобразователя I,содержащего подвижный 2 и неподвижный 3 растры, осветители 4 и фотоприемники 5, включенные по каналам Р,..., Р на вход блока б преобразования кода рисунка диска (кода Грея) в нормальный двоичный код. Фоточувствительный элемент п -го разряда подсоединен ко входам измерителей 7 и 8 временных интервалов, нагруженных на линию 9 задержки и блок 10 промежуточной памяти. Линия 9 задержки и блок 10 промежуточной Пс1мяти включены в плечи дифференциального усилителя II,на выходе которого стоит согласованный фильтр 12 и анализатор 13 спектра. Блок б преобразования кода через линию 14 задержки соединен с цепью управления согласованного фильтра 12. Рисунок круговой кодовой шкалы подвижного диска 2 выполнен в виде концентрических чередующихся прорезей и затемнений 15, формирующих код Грея. Рисунок соосного ему неподвижного диска 3 выполнен в виде Г радиальных прорезей 16 для считывания кода. Устройство работает следующим образом. Световой поток от осветителей 4, проходя через диски 2 и 3 в момент совмещения их меток 15 и 16, попадает на приемники 5, в качестве которых могут быть, наприлюр, применены одиннадцать бескорпусных транзисторов типа КТЗбОБ. Таким образом, при вращении диска 2 формируется одиннадцать последовательностей импульсов. В каждый момент времени эти последовательности представляют собой кодовую комбинАцию, определяющую угловую координату подвижного диска 2 в коде Грея. Сигналы от фотоприемников 5 по одиннадцати каналам Р ,. . ., Р, поступают .на вход блока б преобразования кода, где эта комбинация переводится в нормальный двоичный код и подается в цепи управления согласованного фильтра 12, управляя переходной характеристикой фильтра 12. Форма переходной характеристики формируется в соответствии с зависимостью неравномерности расположения меток на диске, полученной в процессе калибровки, и реализу-. ется с помощью одиннадцати переходных звеньев цепи управления фильтра 12. Таким образом происходит запоминание корректирукичей функции элементами переходных звеньев цепи управления фильтра 12.

Одновременно с этим импульсы младuiierO разряда поступают на два измерителя 7 и 8 временных интервалов, причем первый измеритель 7 временных интервалов работает в режиме измерения мгновенных значений частоты следования импульсов, а дополнительный измеритель 8 временных интервалов работает в режиме измерения среднего за время в(О 1 с; 10 с; 100 с) значения частоты следования импульсов. Сигнал с дополнительного иэмерител; 8 вре||№иных интервалов запоминается в блоке 10 промежуточной памяти и обновляется через время в.. Выходной сигнал блока 10 промежуточной памяти поступает на одно из плеч дифференциального усилителя 11. На второе плечо дифференциального усилителя 11 поступает сигнал с первого измерителя 7 временных интервалов, задержанный на время в с помощью линии 9 задержки. Дифференциальный усилитель

11 производит вычитание этих двух сигналов и преобразует их разность в аналоговый сигнал, поступающий на вход согласованного фильтрата1 12. Таким образом, сигнал., соответствующий нестабильности угловой скорости, проходит через согласованный фильтр 12, освобождаясь с помощью записанной в фильтре 12 корректирующей функции от погрешности (помехи), и поступает

на вход анализатора 13 спектра. Для временной сннхронизации сигнал блока 6 преобразования кода задерживается на время 9 с помощью линии 14 задержки. Выходная информация анализатора спектра 13 определяет, , амплитудшочастотные характеристикиотносительной нестабильности угловой скорости.

УСТРОЙСТЙО ДЛЯИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ, содержащее подвижный и неподвижный растры, осветители и фотопрпемники, оптически согласованные через растры, и измеритель временных интервалов, Р тли ч а ю ц ее ся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй измеритель временных интервалов, блок преобразования кода, две линии задержки, блок промежуточной памяти, дифференциальный усилитель, согласующий фильтр и ч анализатор спектра, при этом метки подвижного растра выполнены в виде круговой кодовой шкалы в двоичном коде Грея, а в неподвижном растре в виде радиально расположенных отверстий различного разряда, при этом выходы фотоприекников подключены к блоку преобразования, выход последнего через линию задержки подсоединен к управляющему входу согласующего фильтра, подключенного своим выходом к анализатору.спектра, выход фотоприемника младшего разряда параллельно, подключен к двум измерителям временных интервалов, один из которых через| вторую линию задержки соединен с перт tn вым входом дифференциального усилителя, а второй через блок промежуточс ной памяти - с вторым входом дифференциального усилителя, соединенного выходом с входом согласующего фильт- Р w pa. со 00 О1 4