Устройство для определения динамических характеристик объектов Советский патент 1989 года по МПК G01M7/00 

1

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в машиностроении.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет формирования сигналов возбуждения заданной произвольной формы.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема программируемого блока управления; на фиг.З - схема блока управления передачей цифрового кода.

Устройство содержит программируемый блок 1 управления, блок 2 формирования сигнала возбуждения, состоящий из последовательно соединенных блока 4 управления.передачей цифрового кода, второй вход которого подключен к выходу таймера 3, цифроанало- гового преобразователя (ЦАП) 5 и блока 6 масштабирования по амплитуде, возбудитель 7 колебаний, установленный на нем объект 8 с размещенными

на нем датчиками 9, выходы которьк подключены к сигнальным входам аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 10, управляемый вход которого подключен к программируемому блоку 1 управления , а выход - к входу блока 11 оперативной памяти, последовательно соединенным с блоком 12 вычислений, управляющий вход которого подключен .к программируемому блоку 1 управления. Управляющие входы таймера 3, блока 6 масштабирования по амплитуде, АЦП 10, блока 11 оперативной памяти и первый вход блока 4 управления передачей цифрового кода подключены к выходам программируемого блока 1 управления.

Блок 1 управления (фи;-.2) состоит из схемы переписи очередной записи программы испытаний на служебные регистры, блока 13 оперативной памяти,, элемента 14 задержки, счетчика 15 циклов и генератора 16 тактовых им(Л

1 ч|

со

00

пульсов, в схему переписи входит триггер ,17 управления, выход которого соединен с управляющими входами счетчика 18 длины записи nporpaMNbi ,испытаний и счетчика 19 текущего адреса записи программы испытаний. Выход счетчика 19 текущего адреса записи программы испытаний соединен с перЬым адресным входом блока 13 оперативной памяти, выход счетчика 18 длины записи соединен с входом дешифратора 20 адреса, а выход переноса поступает на вход разрешения таймера

1471098

писи программы испытаний и текущего адреса программы испытаний.

Счетный вход счетчика 15 соединен с выходом блока 4, выход переполнения счетчика 15 циклов соединен с третьим S-входом триггера 17 управления, управляющим входом блока 11 оперативной памяти и входом запрета тай- Q мера 3.

Блок 4 управления передачей цифрового кода (фиг.З) состоит из счетчика 25 длины образца, счетный вход которого соединен со счетным входом

3 и на триггера 17 управления, 15 счетчика 26 текущего адреса образца

а также через элемент ИЛИ 25 поступает на вход загрузки этого же счетчика,

Первьш выход дешифратора 20 адреса соединен с первыми входами схем 20 22 и 23 анализа признаков Конец программы испытаний и Запрещение обработки, выполненных на элементах И, второй выход соединен с входом загрузки счетчика 15 цикла, а тре- 25 тий - шестой выходы - с управляющими входами блоков 3,4,6. Выход элемента И 23 соединен с управляющим входом блока 12 вычислений, а вькод элемен- .та И 22 - с вторым S-входом триггера 30 17 управления. Сигнал через элемент ИЛИ 24 поступает на вход загрузки счетчика 19 текущего адреса записи и через элемент ИЛИ 21 - на вход загрузки счетчика 18 длины записи. ,5

На второй вход элемента ИЛИ 24 и соединенного с ним первым S-входом триггера 17 управления подается сигнал Пуск.

и с выходом таймера 3 через элемент 27 задержки, выход переполнения - с входом счетчика 15 циклов, а также через первый вход элемента ИЛИ 28 - с входом загрузки того же счетчика и входом загрузки счетчлка 26 текущего адреса образца. Второй вход элемента ИЛИ 28 соединен с выходом счетчика 18 длины записи. На третий вход элемента ИЛИ 28 через элемент 29 задержки поступает сигнал Пуск. Вход управления регистра 30 начального адреса образца соединен с третьим выходом дешифратора 20, а информационный вход этого регистра соединен с выходом блока 13 оперативной памяти. Выход регистра 30 соединен с информационным входом счетчика 26 текущего адреса образца, а выход последнего - с вторым адресным входом блока 13 оперативной памяти .

Выход таймера 3 соединен через элемент 27 задержки с управляющим входом регистра 31 образца сигнала.

Второй адресный вход блока 13 one-до Информационный вход этого регистра

ративной памяти соединен с информационным выходом блока 4. Выход таймера 3 соединен с управляющим входом АДП 10 и через элемент 14 задержки с управляющим входом блока 13 опера- тивной памяти.

Выход блока 13 оперативной памяти соединен с информационным входом счетчика J5 циклов, вторыми входами схем 22 и 23 анализа признаков Конец программы и Запрещение обработки и информационными входами блока 4 управления передачей цифрового ко- ;да,

Выход генератора 16 тактовых импульсов соединен с тактовым входом таймера 3 и счетными входами счетчи ков 18 и 19 соответственно длины за

50

55

соединен с выходом блока 13 оперативной памяти, а его выход - с первым входом сумматора 32, второй вход этого сумматора подсоединен к выходу регистра 33 постоянной составляющей сигнала, а его выход - к входу ЦА.П5. Информационный вход регистра 33 постоянной составляющей сигнала соединен с выходом блока 13 оперативной памяти, а управляющий вход этого регистра подсоединен к шестому выходу дешифратора 20.

Устройство работает следующим образом.

До начала испытаний в блок 13 оперативной памяти заносятся образцы сигналов (по одному периоду для каждого вида периодического сигнала), которые будут использоваться в дани с выходом таймера 3 через элемент 27 задержки, выход переполнения - с входом счетчика 15 циклов, а также через первый вход элемента ИЛИ 28 - с входом загрузки того же счетчика и входом загрузки счетчлка 26 текущего адреса образца. Второй вход элемента ИЛИ 28 соединен с выходом счетчика 18 длины записи. На третий вход элемента ИЛИ 28 через элемент 29 задержки поступает сигнал Пуск. Вход управления регистра 30 начального адреса образца соединен с третьим выходом дешифратора 20, а информационный вход этого регистра соединен с выходом блока 13 оперативной памяти. Выход регистра 30 соединен с информационным входом счетчика 26 текущего адреса образца, а выход последнего - с вторым адресным входом блока 13 оперативной памяти .

Выход таймера 3 соединен через элемент 27 задержки с управляющим входом регистра 31 образца сигнала.

Информационный вход этого регистра

соединен с выходом блока 13 оперативной памяти, а его выход - с первым входом сумматора 32, второй вход этого сумматора подсоединен к выходу регистра 33 постоянной составляющей сигнала, а его выход - к входу ЦА.П5. Информационный вход регистра 33 постоянной составляющей сигнала соединен с выходом блока 13 оперативной памяти, а управляющий вход этого регистра подсоединен к шестому выходу дешифратора 20.

Устройство работает следующим образом.

До начала испытаний в блок 13 оперативной памяти заносятся образцы сигналов (по одному периоду для каждого вида периодического сигнала), которые будут использоваться в дан

ном испытании для формирования сигналов возбуждения, и программа испытаний. Каждая запись программы описывает конкретный сигнал возбуждения и содержит информацию о виде периоди- ческой компоненты данного сигнала (со ссылкой на соответствующий обра- ,зец) и его параметрах (частота, амп- литуда, уровень постоянной составляю щей сигнала, продолжительность вьща- чи сигнала, выраженная числом циклов отработки данного образца). Длины образцов и записей программы испытания фиксированы и не зависят от вида сигнала. Первое слово записи может содержать признаки Конец программы и Запрещение обработки. Не обраба- ть1ваются сигналы, используемые для калибровки возбудителя колебаний , перевода объекта в другое статическое положение, визуального анализа отработки данного сигнала возбуждения. По признаку Конец прогр,аммы программа испытаний начинает отрабатываться заново с первой записи. Этот процесс повторяется до получения сигнала Останов с пульта оператора проведения испытаний (не показан).

По получении сигнала Пуск с пульта оператора проведения испытаний начинает работать схема переписи блока 1 управления, которая переписывает информацию из записи программы испытания на регистры соответствующих блоков. В счетчик 15 заносится число циклов отработки образца, в регистр 30 - начальный адрес образца на таймер 3 - уставка, соответствующая временному интервалу между двумя последовательными цифровыми значениями сигнала, в блок 6 масштабирования - масштаб по амплитуде сигнала возбуждения, в регистр 33 - величина постоянной составляющей сигнала возбуждения .

Схема переписи работает следующим образом. Сигнал Пуск поступает на первый S-вход триггера 17 управления Триггер 17 разрешает работу счетчикам 19 текущего адреса записи и 18 длины записи. Счетные импульсы на счетчики 18 и 19 поступают от генератора 16 тактовых импульсов. Сигнал от счетчика 18 поступает на дешифратор 20 и разрешает перепись очередного слова записи программы испытания в соответствующий регистр. Адрес этого слова в блоке- 13 оперативной памя

5

0

5

Q

ти указьшается текущим состоянием счетчика 19 .текущего адреса записи. После переписи всех слов очередной записи программы испытания с выхода переноса счетчика 18 поступает импульс на R-вход триггера 17, который запрещает работу счетчикам 18 и 19, одновременно возобновляется исходное состояние счетчика 18. Считывание следующей записи программы испытания будет возможно только после исчерпа- ния счетчика 15 циклов, выходной им-, пульс которого поступает на третий S-вход триггера J 7 и разрешает работу сч ётчикам 18 и 19. Если в первом слове очередной записи присутствует признак Конец, программы, с выхода схемы 22 анализа поступает сигнал на второй S-вход триггера 17 и через элемент ИЛИ 24 на вход загрузки счетчика 19. В результате загрузки текущее состояние счетчика 19 заменяется адресом начала программы испытания, и вновь начинает переписьюаться первая запись программы испытания.

По окончании переписи первой записи программы испытания схемой переписи сигнал Луск через время, опреде- 0 ляемое элементом 29 задержки и достаточное для срабатывания схемы переписи блока 1, поступает на входы грузки счетчиков 25 длины образца, 26 текущего адреса образца и управ- g ляющий вход таймера 3, в результате чего в счетчик 25 заносится постоянное значение длины образца, в счетчик 26 переписывается значение начального адреса массива значений об- 0 разца из регистра 30, которое заносится туда схемой переписи блока I, и запускается таймер 3. Последующие занесения информации в счетчики 25 и 26 происходят по сигналу, поступаю- 5 Щему с выхода переноса счетчика 18 длины записи. По приходу счетного импульса от таймера 3 содержимое счетчика 25 длины образца уменьшается на единицу, а содержимое счетчика 26 0 текущего адреса образца увеличивается на единицу и указывает адрес следующего значения образца в блоке 13 оперативной памяти. По сигналу от таймера 3 через время, определяемое g элементом 27 задержки и -достаточное для выполнения цикла чтения блока 13 оперативной памяти, текущее значение образца переписывается в регистр 31 и с него поступает на первьй в х.ор

7-14

сумматора 32. На другой вход этого сумматора поступает значение постоянной составляющей сигнала возбуждения, находящееся в регистре 33. Результирующее значение поступает с выхода сумматора 32 на вход ЦАП 5.

По исчерпании счетчика 25 длины образца с выхода переноса этого счетчика поступает сигнал на входы загрузки счетчиков 25 и 26 и на счетный вход счетчика 5, происходит перезапись содержимого счетчиков 25 и 26, содержимое счетчика 15 уменьшается на единицу и начинается отработка следующего периода.сигнала возбуждения. Отклик объекта 8 на данный сигнал возбулодения с датчиков 9 преобра- зуется АЦП 10 по сигналу от таймера 3 и записывается в блок 1 оператив-, ной памяти, По исчерпании счетчика 15 циклов останавливается таймер 3, в результате чего прекращается вьща- ча на объект сигнала возбуждения и прием -отклика с объекта, после чего схема переписи блока 1 управления перенастраивает соответствующие блоки устройства на передачу следующего сигнала возбуждения в соответствии с программой испытаний. Параллельно с передачей сигнала возбуждения блок 12 вычислений обрабатьшает (если нет запрета на обработку от схемы 23 анализа при наличии признака Запрещение обработки) принятый с объекта отклик на предьщущий сигнал возбуждения и рассчитывает динамические (амплитудные и фазовые) частотные характеристики.

Формулаизобретения

Устройство для определения динамических характеристик объектов, содержащее блок формирования сигналов воз- б окдения, возбудитель колебаний, датчики, устанавливаемые на изделии, и последовательно соединенные многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЩ1) , измерительные входы которого подключены к датчикам, блок оперативной памяти и блок вычислений, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет формирования сигналов возбуждения произвольного вида, оно снабжено программируемым блоком управления, состоящим из схемы переписи очередной

8

0

0

5

0

5

0

5

0

5

записи программы испытания на служебные регистры, первого элемента задержки, второго блока оперативной памяти, счетчика циклов и генератора тактовых импульсов, блок формирования сигнала возбуждения содержит таймер, последовательно соединенные блок управления передачей цифрового кода, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и блок масштабирования амплитуды, в схему переписи входит триггер управления, выход которого соединен с управляющими входами счетчиков текущего адреса записи и длины записи, выход счетчика текущего адреса записи соединен с первым адресным входом второго блока оперативной памяти, выход счетчика длины записи подключен к входу дешифратора адреса, а выход переноса - к входу разрешения таймера, R-входу триггера управления и первому входу первого элемента ИЛИ, первый выход дешифратора адреса соединен с первыми входами блоков анализа признаков Конец программы испытаний и Запрещение обработки, второй выход - с входом загрузки счетчика циклов, выход блока анализа признака Конец программы испытаний соединен с вторым S-BXO- дом триггера управления и через пер- вьй вход второго элемента ИЛИ - с входом загрузки счетчика текущего адреса записи и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу загрузки счетчика длины записи, выход генератора тактовых им- пульсов соединен с тактовым входом таймера и счетными входами счетчиков текущего адреса записи и длины записи, выход переполнения счетчика циклов соединен с третьим S-входом триггера управления, управляющим входом блока оперативной памяти и входом запрета таймера, блок управления передачей цифрового кода, состоит из счетчиков текущего адреса и длины образца, второго и третьего элементов задержки, третьего элемента ИЛИ, регистров начального адреса образца, периодической и постоянной компонент сигнала и сумматора, входы загрузки счетчиков адреса и длины образца через первьш вход третьего элемента ИЛИ подключены.к выходу переполнения счетчика длины образца и счетному входу счетчика циклов, второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к выходу переноса счетчика длины записи третий вход третьего элемента ИШ1 подключен через второй элемент задержки к второму входу второго элемента ИЛИ и первому S-входу триггера управления, управляющий вход регистра начального адреса образца соединен с третьим выходом дешифратора адреса, а выход этого регистра - с информационным входом счетчика текущего адреса образца, выход которого соединен с вторым адресным входом второго блока оперативной памяти, первый и второй входы сумматора подключены к выходам регистров периодической и постоянной компонент, его выход - к входу ДАЛ, информационные входы счетчика циклов, регистров начального адреса образца, периодической и постоянной компонент и вторые

7109810

входы блоков анализа признаков Конец программы испытаний и Запрещение обработки соединены с выходом второго блока оперативной памяти, четвертый, пятый, шестой выходы дешифратора адреса соединены с управляющими входами соответственно таймера, блока масштабирования амплитуды,

10 регистра постоянной компоненты, к выходу таймера подключены управляющий вход АЦП, управляющий вход второго блока оперативной памяти - через первый элемент задержки, счетные входы

15 счетчиков адреса и дпины образца и управлякщий вход регистра периодической компоненты - через третий элемент задержки, выход блока анализа признака Запрещение обработки сое20 динен с управлякщим входом блока вычислений.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в машиностроении. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. До начала испытаний в программируемый блок управления заносится программа испытаний и образцы сигналов, которые в процессе испытаний подаются на объект через блок масштабирования по амплитуде, управляемый программируемым блоком управления. Блок вычислений обрабатывает принятый с объекта отклик и рассчитывает динамические характеристики. 3 ил.

Фиг.1

zi

19

13

ts

16