Устройство для измерения динамических параметров транспортного средства Советский патент 1983 года по МПК B60L3/12 

Изобретение относится к колесному транспорту и может быть использовано для испытаний новых и модернизованных железнодорожных экипажей.

Известно устройство для измерения динамических параметров транспортного средства, содержащее измерительные преобразователи колебаний транспортного средства, подключенные через соответствующие усилители и полосовые фильтры к блокам измерения средних квадратических отклонений сигналов, к одному из которых подключен своими входами блок деления, блоки эталонного пути и весовые коэффициенты и сумматор Cl 3Недостатком известного устройства является большая погрешность измерения коэффициента передачи экипажа в полосах частот, в которых сигнал возмущения мал или близок к нулю. В этом случае операция деления среднего квадратического значения выходного сигнала на среднее квадратическое значение входного сигнала становится некорректной и приводит к значительным погрешностям.

Цель изобретения - повышение точности устройства для измерения динамических параметров транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем что устройство для измерения динамических параметров транспортного средства, содержащее измерительные преобразователи колебаний транспортного средства, подключены через соответствукяцие усилители и полосовые фильтры к блокам измерения средних квадратических отклонений сигналов,к одному из KOTOE ax подключен своими входами :блок деления,блоки эталонного пути и весовых коэффициентов и сумматор, снаб жено дополнительными усилителями с блоком управления, один из которых выполнен широкополосным, дешифраторами, источниками опорного напряжения низкого и высокого уровней, компараторами, подключенными к другому блоку средних квадратических отклонений сигнсшов, коммутатором каналов, генератором тактовых импульсов и блоком фильтров низких частот, выходы которого подключены к другим входам блока деления, а входы - к выходам одного из дешифраторов, один из входов которого через широкополосный управляемый усилитель связан с выходом коммутатора каналов, а управляемый вход подключен к низкочастотному выходу генератора тактовых импульсов с которым соединены управляемый вход коммутатора каналов и вход друготчэ дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам управляемого усилителя, информационные входы которого соединены с выходами блока деления, а выходы - с входами блока эталонного пути, подключенного своими

выходами к входам блока весовых коэффициентов , к которому подключен cyN-MaTop выход которого предназначен для подключения блока регистрации динcUv1ичecких параметров транспортного средства, причем к одним входам компараторов подключен выход широкополосного управляемого усилителя, к другим .выходы соответствующих источников (опорного напряжения, а выходы компараторов соединены с одним и другим входами блока управления дополнительными усилителями, управляемый вход которого подключен к высокочастотному выходу тактового генератора, а выходы - к управляемому входу широкополосного управляемого усилителя и к управляемому входу другого де-: шифратора.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит измерительные преобразователи 1 и 2 колебаний транспортного средства, установленные соответственно на выходе и входе исследуемого транспортного средства. Выходы преобразователей 1 и 2 подключены к усилителям 3 и 4, к выходам которых подключены полосовые фильтры 5 и 6, попарно имеющие равные полосы пропускания частот, например третьеоктарные, на выходе которых установлены блоки 7 и 8 измерения средних квадратических отклонений сигналов. Выходы блока i соединены с неинвертируюшими входами блока 9 деления а выходы блока 8 подключены к входам коммутатора 10 каналов. Выход коммутатора 10 каналов соединен с информационным входом широкополосного усилителя 11 с управляемым коэффициенто усиления, выход которого подключен к входу дешифратора 12 каналов, а управляющий вход усилителя 11 соединен с выходом блока 13 управления, подключенного к выходам компараторов низкого 14 и высокого 15 уровней, одни входы которых соединены с выходом усилителя 11, а другие входы подключены соответственно к источник 16 опорного напряжения низкого уровн и к источнику 17 опорного напряжения высокого уровня. Одновременно выход блока 13 соединен с .управляющим входом дешифратора 18 сигналов управления переменными коэффициентами усиления. Вход дешифратора 18 подключен к низкочастотному выходу генератора 19 тактовых импульсов, а выходы соединены с управляющими входами управляемого усилителя 20 с регулируемыми -коэффициентами усиления. Низкочастотный выход блока,19 соединен также с управляющими входами коммутатора 10 каналов, дешифратора 12 каналов и блока 13. Выходы дешифратора 1 соединены с входами блока 21 фильтро низких частот, выходы которого подключены к инвертирующим входам блока 9 деления. Количество блоков деления соответствует количеству пар полосовых фильтров. Выходы блока 9 деления соединены с информационными входами дополнительного усилителя 20 выходы которого подключены к входам блока 22 эталонного пути,выполненног в виде набора делителя с постоянными коэффициентами передачи, равными зна чениям средних квадратических отклонений эталонного пути по частотным полосам. Количество делителей также равно числу пар полосовых фильтров. Выходы делителей бЛока 22 подключены к входам блока весовых коэффициентов Все выходы блока 23 подключены к вхо дам сумматора 24. Устройство работает следующим образом. Сигнсшы с измерительных преобразователей 1 и 2, усиленные в усилителях 3 и 4, поступают на полосовые фильтры 5 и 6, имеющие попарно одинаковые центральные частоты и полосы пропускания. В .общем случае количество фильтров 5 и 6 и полосы пропуска ния вырабатывают таким, чтобы был полностью охвачен частотный диапазон сигнала на выходе транспортного средства. Отфильтрованные сигналы с выходов фильтров 5 и 6 поступают на блоки 7 и 8, которые измеряют среднее квадратическое значение сигналов поступающих далее на неинвертирукадие входы блока 9 деления, на инвертирую щие входы которого подаются сигналы с выходов блока 21. Средние квадрати ческие значения сигналов с выхода блока 8 подаются на коммутатор 10, который с частотой следования тактовых импульсов, задаваемых генераторо 19, переключает поочередно выходы блока 8 на информационные входаа усилителя 11 с регулируемым коэффициентом усиления. Дпительность тактового импульса определяется максимальной частотой и заверяемого сигнала, временем восстановления параметров усилитеяя 11 и длительностью переходных процессов в переключателях коммутатора 10 и усилителя 11. Уплотненный сигнал всех каналов с выхода усилителя 11 подается на входаа компараторов низкого 14 и высокЬго 15 уровней, в которых происходит сравнение выборочного значения сигна ла в полосе частот с напряжениями, задаваемыми источниками 16 и 17 опорного напряжения низкого и высокого уровней. Величины низкого и высокого опорных напряжений выбирают такими, чтобы диапазон изменения сигнала возмущения на выходе усилите ля 11 обеспечивал выполнение операци деления с высокой степенью точности. Если сигнал на выходе усилителя 1 меньше опорного, устанавливаемого источником 16,то компаратор 14 изменяет свое состояние и тактовые импульсы с высокочастотного выхода генератора 19 поступают на. один вход блока 13, который вырабатывает команду на увеличение коэффициента усиления усилителей 11 и 20. Если сигнал на выходе усилителя 11 выше опорного устанавливаемого источником 17, то компаратор 15 изменяет свое состояние и тактовые импульсы с высокочастотного выхода генератора 19 поступают на другой вход блока 13, который вырабатывает команду .на уменьшение коэффициента усиления усилйте.лей 11 и 20, Таким образом, сигнал на выходе усилителя 11 для каждой i-й полосы частот будет находится в желаемом диапазоне/ обеспечивающем корректное выполнение операции деления в каждой частотной полосе блоком 9. ДешифЕЮванный импульсный сигнал с выхода дешифратора 12 преобразуется в аналоговый с помощью блока 21 фильтров низких частот и в таком виде постуцает на инвертируквдие входы блока 9 деления. Одновременно с командой на изменение коэффициента усиления усилителя 11 вырабатывается управляющий сигнал- изменения коэффициента усиления усилителя 20, который поступает с выхода блока 13 на управляющие входы усилителя 20 через дешифратор 18. Таким образом, если на выходе фильтров 5 имеются сигналы х и у, где X - сигнал возмущений, а. у - сигнал оцениваемого параметра транспортного средства, то на выходе соответствующих фильтров с центральной частотой f получаются сигнс1лы , Xi и у , а на выходе блоков 7 и 8 - их средние квадратические отклонения (Эх- и ёу. .На выходах дешифратора 12 будутсигналы cL бх гГде ot эначения коэффициентов усиления усилителя 11 и соответствующего усилителя блока 20 для i-й полосы частот. Таким образом, сигналы на выходах I f/ блока 9 будут иметь уровни оС-б 1 -- 1 с корректно выполненной операцией деления. Так как коэффициенты усиления усилителей 11 и 20 устанавливаются одинаковыми для каждой i-й полосы, то на выходе усилителя 20 уровень сигнала, определяющий оценку коэффициента передачи KJ экипажа на частоте f .J, равен С выхода усилителя 20 сигнал поступает на блок 22 с постоянными для каждой частотной полосы коэффициентами передачи Р. Величины коэффициентов передачи Р соответствуют средним квадратическим значениям воз-мущений эталонного пути, полученным из частотного спектра возмущения путем разделения его на полосы, равные полосам пропускания фильтров 5

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее измерительные преобразователи колебаний транспортного средства, подключенные через соотйетствующие усилители и полосовые фильтры к блокам измерения средних квадратических отклонений сигналов, к-одному из которых подключен своими входами блок деления, блоки эталонного пути и весовых коэффициентов и сумматор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено дополнительными усилителями с блоком управления, один из которых выполнен широкополосным, дешифраторами, источниками опорного напряжениЯ низкого и высокого уровней, компараторами, подключенными к другому блоку средних квадратических отклонений Сигналов, коммутатором каналов, генератором тактовых импульсов и блоком фильтров низких частот, выходы которого подключены к другим ВХОДс1М блока деления, а входы - к выходам одного из дешифраторов, один из входов которого через широкополосный усилитель связан с выходом коммутатора каналов, а управляемый вход подключен к низкочастотному выходу генератора тактовых импульсов, с которым соединены управляемый вход коммутатора каналов и вход другого дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам управляемого усилителя, информационные входы которого соединены с выходами бло1 деления, а выходы - с входами блока эталонного пути, подключенного своиi ми выходами к входам блока весовых коэффициентов, к которому подключен (Л сумматор, выход которого предназначен для подключения блока регистрас: ции динимических параметров транспортного средства, причем к одним входам компараторов подключен выход широкополосного управляемого усилителя , к .другим - выходы соответствующих источников опорного напряжения, а выходы компараторов соединены с ел одним и другим входами блока j npaBления дополнительными усилителями, о со ю управляемый вход которого подключен к высокочастотному выходу тактового генератора, а выходы - к управляемому входу широкополосного управляемоо: го усилителя и к управляемому входу другого дешифратора.