Способ определения частоты собственных колебаний весов с магнитоэлектрическим уравновешиванием Советский патент 1991 года по МПК G01G23/01 

Изобретение относится к высокоизмерительному приборостроению и предназначено для использования при аттестации динамических характеристик с силЬвой компенсацией на базе магнитоэлектрических преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет определения степени затухания частоты собственных колебаний подвижной части весов.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - схема эквивалентной трансформации МЭП.

Устройство включает подвижную часть 1 {ПЧ) весов, катушку 2 и магнит 3 магнитоэлектрического преобразователя (МЭП), упругий элемент 4 подвески ПЧ, узе 5 балансировки весов, коммутатор 6, генератор 7 постоянного тока, схему 8 умножения (квадратор), аналогичные интеграторы 9 и 10, аналого-цифровые преобразователи 11 и 12, компаратор 13, вычислительное устройство 14,блок 15 управления.

Кроме того, устройство содержит катушку 16 МЭП, сопротивление 17, эквивалентное сопротивление 18 потерь, обуславливающих степень затухания ПЧ 1, ключ 19.

В основе теоретического содержания предлагаемого изобретения представление о степени затухания, как о показателе рассеивания энергии, запасаемой в механизме весов при подаче в катушку МЭП импульса тока. При этом рассеиваемая мощность свя -f ttbt

зама со скоростью движения ПЧ 1, со значением которой связано и значение напряжения на выходе катушки 2U (t), индуцируемое в катушке 2 при ее движении в магнитном поле в зазоре магнитной системы 3 МЭП, записываемое

)bt

U(t) U0e

(1) где Uo - амплитуда сигнала;

(Оо - круговая частота собственных колебаний ПЧ 1, Шо 2л f0.

Сигнал, пропорциональный энергии сигнала U(t), описывается

°-uuo f4.

х..1-.()

(2)

Анализ выражения (2) показывает, что значение /Сможет быть определено при регистрации значений интеграла квадрата сигнала в течение первой полуволны сигнала и конечного результата интегрирова3Z

нияХ1 0, t2 - для первой

(Оо V1 -F

полуволны, ti 0 и tz оо для конечного результата)

ЖЕГ + 1Г (3

0(

где PI, Рк - результаты интегрирования соответственно первой полуволны и конечный.

При регистрации интеграла квадрата сигнала в конце первой полуволны Pi и в конце второй полуволны Р2 значение ft вычисляется

2 Пч2 . . , - |

/(

In

Р2-Р1

Р1

+

(4)

Осуществив эквивалентное замещение имеющихся в составе весов демпферов демпфирующим качеством, создаваемым резистором 18 (фиг.2), для / можно записать

0

К

(5)

2ftJbm Rie где К - коэффициент преобразования МЭП;

m - суммарная масса, участвующая в колебательном процессе (для случая прямо- ходовой ПЧ 1).

При подаче в катушку 2 тока 1 ПЧ 1 смещается на величину (ключ 19 разомкнут)

К Х(6)

х

W

где W - жесткость пружин подвески катушки 2.

Потенциальная энергия, запасаемая при этом пружиной

Qn W.

(7)

Рассеиваемая энергия определится соотношением (ключ 19 замкнут)

(t)l3(t)dt (t)f dt.

оГЛ Ь о

(8)

где т. - время интегрирования до полного затухания переходного процесса в механической системе весов.

Для исключения из рассмотрения величин К, I, m, W с учетом, что U(t) Ki запишем

1 5

х Ј / и (t) dt,

(9)

а приняв во внимание, что ui W/m с учетом (6, 7, 8) преобразуем (5) к виду

tK

(t)2dt

fo tK

2рРк

(г);р

П A.

(10)

Выделение полуволн анализируемого сигнала U(t) осуществляет компаратор 13,

возведение в квадрат аналогового сигнала - аналоговый сигнал перемножитель (квадратор) 8. В момент прекращения подачи тока в катушку 2 блок 15 управления осуществляет обнуление интегратор 9 и 10. Е ычислительное устройство 14 обеспечивает вычисление значения/ по (3), а затем и fo по (Ю).

Алгоритм работы устройства заключается в следующем: включение коммутатора 6;

выдержка интервала времени до затухания переходных процессов; выключение коммутатора б с одновременным обнулением интеграторов 9 и 10; интегрирование выходного сигнала катушки 2 до полного

затухания колебаний и интегрирование квадрата сигнала до окончания первой полуволны и до полного затухания колебаний; вычисление значений степени затухания / и частоты собственных колебаний f0 подвижной части весов.

Формула изобретения Способ определения частоты собственных колебаний весов с магнитоэлектрическим уравновешиванием, заключающийся в

возбуждении подвижной части путем подачи тока в катушку магнитоэлектрического преобразователя с последующим анализом процесса ее движения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет определения степени затухания, подачу тока в катушку магнитоэлектрического преобразователя осуществляют до полного затухания переходных процессов в механической части весов, а анализ процесса движения подвижной части весов осуще- ствляют по выходному напряжению катушки магнитоэлектрического преобразователя, при этом формируют сигнал, про- порциональный квадрату этого напряжения, осуществляют интегрирование выходного напряжения и сформированного сигнала до полного затухания колебаний подвижной части весов с фиксацией результата интегрирования сигнала в

момент окончания первой полуволны и вычисляют частоту f0 собственных колебаний и степень затухания/ по формулам

/5()2+lH

In

Рк - Pi

Р7 f -Mp

ТоL- -

л: А к

где PI - результат интегрирования квадрата напряжения в течении первой полуволны;

РК - конечный результат интегрирования квадрата напряжения;

Ак - конечный результат интегрирова- ния напряжения.

Изобретение относится к весоизмерительному приборостроению и предназначено для использования при аттестации динамических характеристик весов с силовой компенсацией на базе магнитоэлектрических преобразователей. Целью изобретения является повышение точности определения значений степени затухания и частоты собственных колебаний подвижной части весов. При возбуждении подвижной части весов в катушку магнитоэлектрического преобразователя подают ток до полного затухания переходных процессов в механической части весов, затем прекращают подачу тока и формируют сигнал, пропорциональный квадрату выходного сигнала катушки магнитоэлектрического преобразователя, осуществляют интегрирование выходного сигнала катушки и квадрата этого сигнала до полного затухания переходных процессов в механической части весов, регистрируют промежуточный результат интегрирования квадрата первой полуволны сигнала катушки и вычисляют степень затухания и частоту собственных колебаний подвижной части. 2 ил. СО с

I/ft)