Устройство для измерения неравномерности частоты вращения Советский патент 1985 года по МПК G01P15/08 G01P3/48 

сл

о

О1

00

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, содержащее генератор фазовый детектор, рёгистрирз нвдее устройство и датчик частоты вращения, выход которого соединен с одним из входов фазового детектора, вторым входом подключенного к выходу генератора, а выходом к регистрирукицему устройству, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения динамического диапазона измерения неравномерности частоты вращения, в него введены функциональный преобразователь расстройки частоты входного сигнала в амплитуду синхронизирующего сигнала и модулятор, один вход которого соединен через функциональный преобразователь с выходом фазового детектора, второй вход - с выходом датчика частоты вращения, а выход подключен к входу (Л генератора.

п

ш

8

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и регистрации неравномерной частоты вращения.

Известен угловой акселерометр, содержащий симметричную инерционную массу, включакяцую в себя ротор, кольцо, штифты, погруженную в демпфирующую жидкость, инерционная масса подвешена в неподвижных опорах с помощью двух сборных пластинчатых торсионов, т.е. осью поворота ротора являются оси цилиндрических опор торсионов. к одной из опор крепится стойка с двумя полупроводниковыми преобразователями перемещения в электрический сигнал в виде двух балок. Деформация балок воспринимается мостовой схемой, сформированрой на балках в непосредственной близости от места закрепления стойки 1 .

Недостатками данного устройства

являются малый диапазон измеряемых ускорений, ограниченный диапазоном обратимьш деформаций упругкх. элементов прибора, его конструктивная сложность. Для съема электрических сигналов с мостовых схем, установленных на вращающейся детали, требуется установка спецриальных токосъемников ,

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля размеров деталей, измеряемая величина которого преобразуется в изменение частоты электрического сигнала. Это устройство содержит два автогенератора, частота одного из них является функцией измеряемого параметра, выходы автогенераторов соединены с входами фазового детектора, выход которого соединен с регистрирующим устройством t2}.

Генератор данного устройства работает в режиме захватывания, т.е. любая расстройка контура генератора приводит к измененгао угла фазового сдвига между напряжением генератора относительно синхронизирующего входного сигнала.

Зависимость между расстройкой по частоте и сдвигом фазы в пределах полосы захватывания имеет вид

. einMr- i ,

ДО) - расстройка по частоте;

где Т - постоянная контура; г - степень связи,

или

/л . ДиЗ (rC5in-

Практически это означает, что прибор имеет очень узкий диапазон измерения колебаний частоты с линейным преобразованием.

Цель изобретения - повьппение точности измерения и расширение динамического диапазона измерения неравномерности частоты вращения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения неравномерности частоты вращения, содержащее закрепленную на валу шестерню, генератор, фазовый детектор, регистрирующее устройство и датчик частоты вращения, выход которого соединен с одним из входов фазового детектора, вторым входом подключенного к выходу генератора, а выходом - к регистрирующему устройству, введены функциональный преобразователь расстройки частоты входного сигнала в амплитуду синхронизирующего сигнала и модулятор, один вход которого соединен через функциональный преобразователь с выходом фазового детектора, второй вход - с выходом датчика частоты вращения, а выхо подключен к входу генератора.

Введение функционального преобразователя и модулятора позволяет за счет коррекции степени связи повысит точность измерения и расширить линейный диапазон устройства для измерени неравномерности частоты вращения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения неравномерности частоты вращения; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для измерения неравномерности частоты вращения состоит из укрепленной на валу 1 зубчатой шестерни 2,. датчика частоты вращения 3, фазового детектора 4, функционального преобразователя расстройки частоты входного сигнала в амплитуду синхронизирующего сигнала 5, модулятора 6, генератора 7, регистрирующего устройства 8.

Дпя получения линейности преобразования .. ,

гКДЮ , 3 где К - коэффициент преобразования. Можно получить зависимость степе ни связи (фиг. 2в): (Кйсо) Теперь, если при изменении величины изменять и степень связи п выходного сигнала с генератором 7 п этому закону, то зависимость Ч(йш) будет линейной по всей полосе захва тывания генератора 7 (фиг. 2с). Устройство работает следующим образом. При вращении вала 1 с зубчатой шестерней 2 датчик частоты вращения 3 формирует прямоугольный СИГНЕШ с частотой (л;2,где и)- частота вращения вала 1; z- количество зубьев шестерни 2. Этот сигнал пост пает на один из входов фазового детектора А, на другой вход которог поступает сигнал с выхода генератора 7. Генератор 7 синхронизируется входным сигналом, следующим с часто той сигнала датчика частоты вращения f через модулятор 6. При измене нии частоты входного скупала между входным сигналом и напряжением гене ратора 7 появляется фазовый сдвиг, . пропорциональный этому отклонению. Напряжение с выхода фазового детектора 4, про горциональное величине фазового сдвига, подается на функци нальньй преобразователь 5, который 8 осуществляет регулировку степени связи генератора 7 с входным сигналом путем воздействия в модуляторе 6 на амплитуду синхронизирующего сигнала и корректирует нелинейную зависимость. С выхода фазового детектора 4 сигнал, пропорциональный колебаниям частоты вращения, подается на регистрирующее устройство 8. Таким образом, в устройстве во всем диапазоне измерения каждому значению расстройки частоты датчика 3 соответствует определенное значение степени синхронизации, причем такое, при котором коэффициент преобразования остается неизменным. Устройство обеспечивает измерение неравномерности частоты вращения в широком диапазоне частот. Устройство также обеспечивает линейную зависимость фазы от неравномерности частоты вращения во всей полосе измеряемых частот, что повышает точность измерения неравномерности частоты вращения. Устройство используется при исследовании динамики работы крутильной схемы двигателей внутреннего сгорания. Повьшгение точности измерений при таких исследованиях позволяет более точно установить оптимальный режим работы двигателя, что в свою очередь делает испытания более экономичными, а также позволяет сократить сроки испытаний.

а

со