Устройство для измерения неравномерности скорости вращения в пределах одного оборота вала Советский патент 1984 года по МПК G01P15/93 

к

VI

413

: Изобретение относится к области измерительной техники и метрологии, а точнее касается устройств для высокочастотного измерения колебани угловых скоростей, которые могут быть использованы не только для изме рения этих колебаний, но и для созда ния эталонных метрологических устано вок. Известны фотоэлектрические устрой ства для контроля угловых мер, основанные на преобразовании значения угла во временной интервал путем установки меры на стол, приводимый во вращение с постоянной скоростью. Такие устройства могут быть применены и для решения обратной задачи, т.е. контроля угловой скорости, если на поворотном столе установить эталонную угловую меру l . Однако подобное прямое испольэование не позволяет отслеживать изменения угловой скорости в пределах одного оборота. Не устраняет отмечен ного недостатка и путь, связанный с применением многогранных призм в качестве эталонных угловых мер. , Известны устройства, в которых для решения задачи измерения колебаний скорости в пределах одного оборота предусматривается изменение . значения эталонной меры и ее механичес кое перемещение относительно начально го направления измерения. В этих устройствах на контролируемом валу закрепляется диск с отверстиями, с одной стороны которого установле«ы источник света, а с другой - фото-г элементы, на известном угловом расстоянии друг от друга, соответствуютем эталонному значению угловой меры 2 и З. Наиболее близким к изобретению является устройство, в котсфсм наряду с механизмом для -перемещения фотоэлементов осуществлено усовершен ствование схемы обработки сигналов путем введения делителей частоты импульсов, снимаемых с фотоэлементов з Однако и это не устраняет важнейшего недостатка - необходимости пере мещения фотоэлементов, требующего контроля стабильности эталонной меры Это обстоятельство затрудняет дальнейшее повышение точности измерения неравномерности скорости вращения. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения неравномерности скорости вращения в пр делах одного оборота вала,содержащем эталонную угловую меру, у становленную на столе, связанном с контролиру емым валом, и фотоэлектрические прео разователи угла поворота стола с мерой во временной интервал, соединенные с управляющими входами счетчика импульсов, счетный вход которого соединен со стабильным генератором импульсов высокой частоты, а выход - с цифровой схемой обработки, стал для установки эталонной угловой меры соединен с контролируемым валом через регулируемый редуктор, на ведущем звене которого нанесена метка,оптически сопряженная с дополнительным фотоэлектрическим преобразователем, подключенным к управляющему входу дополнительного счетчика импульсов от стабильного генератора высокой частоты, также включенного в цифровую схему обработки. На чертеже представлена блок-схема устройства. На валу электродвигателя 1, скорость которого контролируется, закреплен ведущий диск 2 механически связанный с ведомым диском 3., который насажен на ось поворотного 4. Ведущий диск 2 и ведомый диск 3 образуют редуктор с заданным и регулируемым коэффициентом передачи. Поворотный стол 4 снабжен меткой 5 отсчета. На поворотном столе 4 находится угловая мера 6, положение которой устанавливается по метке 5 отсчета (для возможности нумерации углов). Число граней меры фиксируется фотопреобразователём 7 для засечки числа граней, а ее положение на поворотном столе 4 - меткой 5 .положения угловой меры и фотопреоб(разователем 8 для фиксации положения угловой меры 6, выходы обоих фотопреобразователей 7 и 8 выведены на управляю1{(ие входы счетчика 9, на счетный вход которого подаются импульсы от генератора 10 стабильных импульсов высокой частоты. Фотопреобразователь 11 связан с меткой 12,нанесенной на ведущем диске 2. Выход Фотопреобразователя 11 соединен с управляющим входом счетчика 13 для запсминания положения ведущего диска. Счетный вход счетчика 13 соединен с генератором 10 стабильных импульсов высокой частоты. Счетчики 9 и 13 соединены с цифровой схемой 14 обработки, выполненной на базе ЭВМ. В ней вырабатывается модель пространственно-временного расположения угловой меры со всеми ее гранями и пространственно-временная модель угла поворота двигателя. В результате, в соответствии с заложенной программой создается модель, характеризующая пространственно-временной ци{й)овой эквивалент смещения угловой меры в процессе поворота вала двигателя. Так как диаметры дисков 2 и 3 едуктора неодинаковы, то пространгтвенно-временные диаграммы одного иска относительно другого могут кратно повторяться в одних и тех же точках относительно друг друга, либ передвигаться с шагом bEuD,-irDi, где DI - диаметр ведомого диска; Dj - диаметр ведущего диска. Число шагов полного цикла тогда В, равно П Когда известна угловая мера, нео ходимо подобрать соответственно лишь Тот шаг, который при всех случаях в угловом измерении должен быть меньше отдельного угла опорной призмы. После завершения полного цикла, который для Кс1ждого угла многогранной угловой меры индивидуален и будет определяться совлтадением импульса от фотопреобразователей 7 и 1 каждый угол угловой меры пройдет поочередно через всю пространственно-временную диаграмму двигателя в пределах ЗбО, т.е. вьшолнится усло вие, которое определяется уравнение noixJ 360°, где п - число шагов при полном цикле; «i xi - угол в угл вой мере. Тогда можно определить значение Имея для каждого угл проверяемой меры, находим значение i угловой скорости x4cp t При помощи фотопреобра зователяТ для засечки числа граней формируется начало и конец пространственно временной оси для одного оборота. Таким образом формируются значения всех углов eixi угловой меры в виде временных интерваловt;, ...t; Заполняя их калиброванными импульсами от генератора стабильных импульсов высокой частоты получаем их цифровой эквивалент. Аналогично формируется пространст|венно-временкая модель цифрового эквивалента угла поворота вала двигателя при метки 12 положения ведущего диска. Для любого двигателя устройство позволяет создать три пространств венно-временные модели, по которым контролируется повторяемость при многократных измерениях всех ооновных характеристик двигателя в пределах заданной точности, для возможности его аттестации и соответственно выборки двигателя с необходимыми характеристиками. Аналогично можно каждый раз поверять эталонную угловую меру. Точность всех измерений будет в основном определяться точностью калиброванной частоты и точностью определения засечки граней угловой меры, а также стабильностью численного значения угловой меры. Пространственно-временные эквиваленты определяются в пределах 360 как для испытуемого двигателя, так и для поворотного стола.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ Б ПРЕДЕЛАХ ОДНОГО ОБОРОТА ВАЛА, содержащее эталонную угловую меру, установленную на стопе, связанном с контролируемым вгшом, и фотоэлектриСЕЭ- ческие преобразователи угла поворота стола с мерой во временной интервал, соединенные с управляющими входг(ми счетчика импульсов, счетный вход которого соединен со стабильным генератором импульсов высокой частоты, а выход - с цифровой схемаЛ обработки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, стоп для установки эташонной угловой меры соединен с контролируемым валом через регулируемый редуктор, на ведущем звене которого иане- , сена метка, оптически сопряженная с дополнительным фотоэлектрическим преобразователем, подключенным к ,. управляющему входу дополнительного счетчика импульсов от стабильного (Л генератора высокой частоты, также включенного в цифровую схему обработ ки. тпI-Г S U