Устройство для определения собственных частот Советский патент 1993 года по МПК G04F10/04 

ЈТ

TIT

I - I

Использование: изобретение относится к устройствам определения собственных частот колебаний и может быть использовано в измерительной и контрольной аппаратуре для проверки на отсутствие повреждений различных конструкций, Сущность изобретения: устройство для определения собственных частот содержит преобразователь 1 колебаний в электрический сигнал, генератор тактовых импульсов 2, счетчики 3 и 4, индикатор 5, элементы совпадения 6,8, формирователь сигнала 9, также аналоговые компараторы 10 и 11, одновибратор 12, D- триггер 13, RS-триггер 14 и преобразователь кодов 15, Устройство формирует усредненную оценку частоты колебаний, причем обеспечивается высокая достоверность функционирования, так как исключается начал ь нщймрмент колебаний. 2 йл. ел с

ч 4

16

75

Изобретение относится к устройствам пределения собственных частот колебаий и может быть использовано в измериельной и контрольной аппаратуре для роверки на отсутствие повреждений разичных конструкций.

Целью изобретения является повышеие достоверности функционирования.

На фиг. 1 представлена структурная хема устройства; на фиг. 2 - временные иаграммы, поясняющие работу устройста.

Устройство для определения собственных частот, содержащее преобразователь 1 колебаний в электрический сигнал, генераор тактовых импульсов 2, первый 3 и второй 4 счетчики, индикатор 5, первый б, второй 7 и третий 8 элементы совпадения, формирователь сигнала 9, а также первый 10 и второй 11 аналоговые компараторы, одновибратор 12, D-триггер 13, RS-триггер 14 и преобразователь кодов 15, выходы и входы которого соединены соответственно с информационными входами индикатора 5 и выходами первого счетчика 3, причем первый вход преобразователя кодов 15 соединен с log N-ым выходом счетчика 3, где N - коэффициент усреднения результатов, входы сброса счетчиков 3 и 4 соединены с вы- ходрм одновибратора 12, который соединен с тактовым входом D-триггера 13, D вход и выход которого соединены соответственно с шиной 16 единичного логического сигнала и первым входом первого элемента совпадения 6, выход которого соединен с S входом RS-триггера 14. R вход которого соединен с выходом log N-oro разряда второго счетчика 4 и входом разрешения записи индикатора 5, счетный вход второго счетчика 4 соединен,с выходом второго элемента совпадения 7, первый вход которого соединен с выходом RS-триггера 14, который соединен с первым входом третьего элемента совпадения 8 и входами сброса D-триггера 13 и одновибратора 12, вход запуска которого соединен с выходом первого аналогового компаратора 10, который выполнен по схеме с положительной обратной связью, и вход которого соединен с выходом преобразователя колебаний 1 и входом второго аналогового компаратора 11, второй вход которого соединен с шиной 17 нулевого сигнала, а выход соединен с входом формирователя сигнала 9, который выполнен в виде двух одновибраторов 18 и 19, которые соединены последовательно, причем первый 18 выполнен формирующим импульс с длительностью, большей полупери- ода минимально возможной частоты колебаний, но меньшей длительности этого

периода, а выход одновибратора 19 соединен со вторыми входами первого и второго элементов совпадения 6 и 7, выход генератора тактовых импульсов 2 соединен со вторым входом третьего элемента совпадения 8, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 3.

Устройство для определения собственных частот работает следующим обра0 зом.

Преобразователь 1 устанавливается на исследуемом объекте и с помощью ударного воздействия на него обеспечивается возбуждение собственных колебаний (20), По5 явление сигнала в момент удара вызывает срабатывание компаратора 10 (21), выходной сигнал которого запускает одновибратор 12, выходной сигнал (22) которого вызывает сброс счетчиков 3 и 4 и по

0 заднему фронту выходного импульса переключение триггера 13 в единичное состояние (23). До этого момента импульсы (24) с выхода компаратора 11 не проходят через элемент 6. После переключения (23) тригге5 ра 13, что свидетельствует о том, что переходной процесс установления собственных колебаний, связанный с взаимодействием объекта и устройства возбуждения колебаний, окончен.

0 Переход выходного сигнала через нулевой уровень вызывает переключение компаратора 11, и выходной сигнал последнего запускает одновибратор 18, по переднему фронту выходного сигнала которого запу5 скается одновибратор 19, который формирует короткий импульс (2-6), который свидетельствует о наличии нового периода колебаний. Поскольку длительность импульса на выходе одновибратора 18 относительно

0 велика и он выполнен без перезапуска, сни. жается вероятность прохождения через элемент И 6 импульса, соответствующего ложному переходу через нулевой уровень. Таким образом, после-переключения

5 триггера 13 первым же импульсом с выхода одновибратора 19 переключается триггер 14 (25) и начинается формирование кода

(27) периода в счетчике 3 и счет периодов

(28) в счетчике 4. Поскольку считывание ин- 0 формации со счетчика 3 осуществляется со сдвигом на log N разрядов, на вход преобразователя кодов 15 поступает код усреднения оценки периода Тс no N отсчетам. После того,как счетчик 4 отсчитает N периодов, 5 выходной сигнал с него обеспечивает перезапись оценки частоты (преобразователь кодов 15 обеспечивает .формирование на его выходе кода, обратного входному) в память индикатора 5. Код на выходе преобразователя кодов равен

M .k Р

где Р - двоичный код с выхода счетчика 3,

р, N Tc-fi. .. N .

М - двоичный код на выходе преобразователя кодов 15;

Тс - период собственных колебаний объекта, воздействующего на датчик;

fT - частота тактовых импульсов генератора

С - константа, зависящая от выбора единиц измерения.

Одновременно сбрасывается триггер 14, и дальнейший счет прекращается.

Таким образом, устройство формирует усредненную оценку частоты колебаний, причем обеспечивается повышенная достоверность, так как исключается начальный момент колебаний, когда колебания не установились и в который обеспечивается автоматический запуск устройства, а также подавляется влияние помех и шумов, вызывающих ложные срабатывания компаратора 11.

Ф о р м у л а и з о б р ете н и я

Устройство для определения собственных частот, содержащее преобразователь колебаний ив электрический сигнал, генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, индикатор, первый, второй и третий элементы совпадения, формирователь сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерений, в него введены первый и второй аналоговые компараторы, одновибратор, D- триггер, RS-триггер и преобразователь кодов, выходы и входы которого соединены соответственно с информационными входами индикатора и выходами первого счетчика, причем первый вход преобразователя 5 кодов соединен с log N-м выходом этого счетчика, где N - коэффициент усреднения результатов, входы сброса счетчиков соединены с выходом одновибратора, который со- .единен с тактовым входом D-триггера,

0 D-вход и выход которого соединены соответственно с шиной единичного логического сигнала и первым входом первого элемента совпадения, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, R-вход кото5 рого соединен с выходом togN-ro разряда второго счетчика и входом разрешения записи индикатора, счетный вход второго счетчика соединен с выходом второго элемента совпадения, первый вход которого

0 соединен с выходом RS-триггера, который соединен с первым входом третьего элемента совпадения и входами сброса D-триггера и одновибратора, вход запуска которого соединен с выходами первого аналогового

5 компаратора, вход которого соединен с выходом преобразователя колебаний и входом второго аналогового компаратора, йторой вход которого соединен с шиной нулевого сигнала, а выход соединен с входом о фор0 мирователя сигнала, который выполнен в виде двух последовательно соединенных одновибраторов, а выход формирователя импульса соединен с вторыми входами первого и второго элементов совпадения, вы5 ход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом третьего элемен- та совпадения, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика.