Измерительный блок регистрирующего прибора Советский патент 1989 года по МПК G01D3/02 

Фиг. г

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерительной регистрирующей техники, и предназначено для излучения вибраций в машинах и сооружениях, для контроля шероховатости поверхности и кинематической точности в машиностроении.

Целью изобретения является повышение динамической точности и расширение линейной части амплитудно-частотной характерисратора 8 и прецизионного выпрямителя 10, формируется отрицательное напряжение, нарастающее по параболе. Нарастание продолжается до тех пор, пока напряжение с аналогового перемножителя 11 вместе с напряжением с интегратора 9 не скомпенсирует входное напряжение на входе суммирующего компаратора 7. Когда напряжение на входе суммирующего компаратора 7 переходит на малую величину в минус, суммирующий комтики для малых амплитуд регистрируемого 10 паратор 7 переключается в плюс. При этом

сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерительного блока регистрирующего прибора; на фиг. 2 - принципиальная схеинтегратор 8 начинает линейно разряжаться.

На выходе прецизионного выпрямителя 10

напряжение также линейно спадает к нулю.

Напряжение на аналоговом перемножителе

ма ограничителя второй производной (ускоре-15 11 при этом спадает по параболе к нулю, ния) входного сигнала; на фиг. 3 - времен-Напряжение на интеграторе 9 продолжаные диаграммы работы ограничителя уско-ет нарастать по параболе, постепенно зарения.медляясь. Напряжение на входе суммируюИзмерительный блок (фиг. 1) содержитщего компаратора 7 удерживается на малую

последовательно соединенные вход устройст-величину меньше нуля до тех пор, пока ин20

25

30

ва, согласующий усилитель 1, ограничитель 2 амплитуды, ограничитель 3 ускорения, дифференциальный усилитель 4, исполнительный механизм 5 и датчик 6 положения, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 4. Ограничитель 3 ускорения (фиг. 2) содержит последовательно соединенные суммирующий компаратор 7, первый 8 и второй

9интеграторы, прецизионный выпрямитель

10и аналоговый перемножитель 11, причем вход ограничителя 3 ускорения соединен с первым входом суммирующего компаратора 7, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом интегратора 9, объединенным с выходом ограничителя 3 ускорения, и выходом аналогового перемножителя 11, выход интегратора 8 через пре- 35 цизионный выпрямитель 10 соединен с первым входом и непосредственно с вторым входом аналогового перемножителя 11.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу измерительного блока при подаче на вход прямоугольного импульса. Согласующий усилитель 1 и ограничитель 2 амплитуды передают сигнал без изменения. Суммирующий компаратор 7 под действием положительного входного импульса переключается в минус, так как по двум другим его входам действуют нулевые напряжения с интеграторов 8 и 9. Первый интегратор 8 под действием отрицательного напряжения с суммирующего компаратора 7 линейно с постоянной скоростью заряжается в плюс. Второй интегратор 9 под 50 действием линейно нарастающего напряжения с интегратора 8 заряжается в минус по параболе (с постоянным ускорением). Прецизионный выпрямитель 10 инвертирует линейно нарастающее напряжение с ин40

45

тегратор 8 не разрядиться до нуля. Суммирующий компаратор 7 все это время выдает положительное напряжение на выходе. Когда интегратор 8 разрядиться до нуля, в схеме устанавливается равновесие. Из-за ограниченного быстродействия и чувствительности элементов схемы суммирующий компаратор 7 находится в режиме колебаний, а на выходе интеграторов 8 и 9 присутствуют небольщие пульсации.

Таким образом, при подаче на вход прямоугольного импульса, выходное напряжение переходит на новый уровень двумя параболами - одинаковой по величине и разной по направлению кривизны, причем переход от ускорения к торможению происходит в середине между начальным и конечным уровнями выходного напряжения. Выходной сигнал ограничителя 3 ускорения имеет значение второй производной напряжения по времени не более определенной величины, обусловленной постоянными времени интеграторов 8 и 9 и напряжением насыщения суммирующего компаратора 7. Напряжение, подаваемое на исполнительный механизм 5, определяет силу, прикладываемую к пишущему узлу, а следовательно, и его ускорение. Предельное ускорение пишущего узла определяется конструкцией исполнительного механизма 5 и максимальным напряжением, подаваемым на него. Предельное ускорение является постоянной величиной для каждой конструкции измерительного блока. Поэтому ограничение ускорения входного сигнала величиной, соответствующей ускорению пищущего узла меньше предельного, гарантирует ненасыщенный режим работы дифференциального усилителя 4, что минимизирует неравномерность амплитудно-частотной характеристики и вытегратора 8. На выходе аналогового перемно- 55 бросы переходной характеристики.

жителя 11 под действием линейно нарастающих напряжений разной полярности, поступающих на его входы с выхода интегКроме того, при уменьшении амплитуды записи ускорения исполнительного механизма уменьшаются, т. е. исполнительный мератора 8 и прецизионного выпрямителя 10, формируется отрицательное напряжение, нарастающее по параболе. Нарастание продолжается до тех пор, пока напряжение с аналогового перемножителя 11 вместе с напряжением с интегратора 9 не скомпенсирует входное напряжение на входе суммирующего компаратора 7. Когда напряжение на входе суммирующего компаратора 7 переходит на малую величину в минус, суммирующий ком паратор 7 переключается в плюс. При этом

тегратор 8 не разрядиться до нуля. Суммирующий компаратор 7 все это время выдает положительное напряжение на выходе. Когда интегратор 8 разрядиться до нуля, в схеме устанавливается равновесие. Из-за ограниченного быстродействия и чувствительности элементов схемы суммирующий компаратор 7 находится в режиме колебаний, а на выходе интеграторов 8 и 9 присутствуют небольщие пульсации.

Таким образом, при подаче на вход прямоугольного импульса, выходное напряжение переходит на новый уровень двумя параболами - одинаковой по величине и разной по направлению кривизны, причем переход от ускорения к торможению происходит в середине между начальным и конечным уровнями выходного напряжения. Выходной сигнал ограничителя 3 ускорения имеет значение второй производной напряжения по времени не более определенной величины, обусловленной постоянными времени интеграторов 8 и 9 и напряжением насыщения суммирующего компаратора 7. Напряжение, подаваемое на исполнительный механизм 5, определяет силу, прикладываемую к пишущему узлу, а следовательно, и его ускорение. Предельное ускорение пишущего узла определяется конструкцией исполнительного механизма 5 и максимальным напряжением, подаваемым на него. Предельное ускорение является постоянной величиной для каждой конструкции измерительного блока. Поэтому ограничение ускорения входного сигнала величиной, соответствующей ускорению пищущего узла меньше предельного, гарантирует ненасыщенный режим работы дифференциального усилителя 4, что минимизирует неравномерность амплитудно-частотной характеристики и выбросы переходной характеристики.

Кроме того, при уменьшении амплитуды записи ускорения исполнительного механизма уменьшаются, т. е. исполнительный механизм достигает предельного ускорения на большей частоте, что расширяет линейную часть амплитудно-частотной характеристики при уменьшении амплитуды.

Таким образом, предлагаемый блок позволяет повысить динамическую точность путем подавления пиков амплитудно-частотной характеристики, возникаюших при выходе измерительного тракта из линейного режима, а также расширить линейный учасусилитель, исполнительный механизм и датчик положения, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности и расширения линейной части амплитудно- частотной характеристики для малых амп.ти- туд регистрируемого сигнала, в него введен ограничитель ускорения, вход которого соеди нен с выходом ограничителя амплитуды, а

ток амплитудно-частотной характеристики 10 выход - с входом дифференциального уси- при уменьшении амплитуды записываемых лителя, ограничитель ускорения содержит по- сигналов и, как следствие, сократить время регистрации измеряемых величин или повысить точность регистрации быстротекущих процессов.

Формула изобретения Измерительный блок регистрирующего

следовательно соединенные суммирующий компаратор и первый и второй интеграторы, а также прецизионный выпрямитель ., и аналоговый перемножитель, причем вход ограничителя ускорения соединен с первым входом суммирующего компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора и выходом ограничителя ускорения, а третий вход - с выходом

прибора, содержащий последовательно соеди- 20аналогового перемножителя, первый вход коненные вход устройства, согласующий уси-торого соединен с вторым входом аналоголитель и ограничитель амплитуды, последо-вого перемножителя и выходом первого

вательно соединенные дифференциальныйинтегратора.

усилитель, исполнительный механизм и датчик положения, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности и расширения линейной части амплитудно- частотной характеристики для малых амп.ти- туд регистрируемого сигнала, в него введен ограничитель ускорения, вход которого соеди нен с выходом ограничителя амплитуды, а

выход - с входом дифференциального уси- лителя, ограничитель ускорения содержит по-

следовательно соединенные суммирующий компаратор и первый и второй интеграторы, а также прецизионный выпрямитель и аналоговый перемножитель, причем вход ограничителя ускорения соединен с первым входом суммирующего компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора и выходом ограничителя ускорения, а третий вход - с выходом

аналогового перемножителя, первый вход коФиз.З

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к средствам измерительной регистрирующей техники, и предназначено для контроля вибраций в машинах и сооружениях. Цель изобретения - повышение динамической точности и расширение линейной части амплитудно-частотной характеристики для малых амплитуд регистрируемого сигнала. Цель достигается введением в устройство ограничителя ускорения /второй производной по времени/ входного сигнала, содержащего суммирующий компаратор, интеграторы 8 и 9, прецизионный выпрямитель 10 и аналоговый перемножитель 11 с соответствующими связями. Благодаря введению новых элементов при подаче на вход устройства прямоугольного импульса выходное напряжение переходит на новый уровень двумя параболами- одинаковой по величине и разной по направлению кривизны, причем переход от ускорения к торможению происходит в середине между начальным и конечным уровнями выходного сигнала. Таким образом, ограничение ускорения входного сигнала на величине, соответствующей максимально допустимому ускорению исполнительного механизма, гарантирует ненасыщенный режим работы дифференциального усилителя, что повышает динамическую точность за счет сглаживания выбросов амплитудно-частотной характеристики, а также расширяет ее линейный участок для малых амплитуд регистрируемого сигнала. 3 ил.