Устройство для определения коэффициента средней длины волны Советский патент 1979 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для определения коэффициента средней длины волны, в дальнейшем понимаемого как отношение функции некоторого аргумента к среднему абсолютному значению скорости ее изменения (т.е. к среднему абсолютному значению производной указанной функции аргументов). Известно устройство для определения среднего значения случайного сигнала 1, которое в сочетании с индукционным датчиком, генератором, фазочувствительным выпрямителем и фильтрами может определять среднее значение линии профиля поверхности. Однако эта характеристика не является достаточно информативной, так как не зависит от скорости изменения сигнала. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные датчик, усилитель, фазочувствительный выпрямитель, фильтр верхних частот, фильтр нижних частот, двухполупериодный выпрямитель, интегратор, выход которого подключен к ключевому входу аналогоцифрового блока деления, выход которого соединен с индикатором, другие входы датчика и фазочувствительного выпрямителя соединены с выходом генератора несушей частоты 2. Целью изобретения является упрощение устройства. Эта цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены генератор уровня, детектор пересечений и счетчик, разрядные выходы которого соединены с цифровым входом аналого-цифрового блока деления, первые входы детектора пересечений и генератора уровня подключены к выходу фильтра нижних частот, второй вход детектора переесечений соединен с выходом генератора, а выход подключен ко входу счетчика. На чертеже показана блок-схема устройства. Цлечо мерительного штифта 1 находится в контакте с исследуемой поверхностью. Другое плечо мерительного штифта соединено с якорем из мягкого ферромагнцта, который является подвижным, для того чтобы дифференцировано изменять индуктивность двух симметричных катушек.

составляющих датчик 2. Держатель мерительного штифта и датчик совершают поступательное движение параллельно исследуемой поверхности, при этом мерительный штифт отслеживает профиль неровностей на поверхности.

Движение мерительного штифта перпендикулярно к поверхности создает изменения индуктивности в катушках,датчика. Катушки соединены в дифференцирующую цепь и запитываются сигналом синусоидальной формы от генератора 3 несущей частоты. Выходные сигналы от катушек зависят от изменяющейся индуктивности и объединены для формирования сигнала с балансной или двойной модуляцией.

Этот сигнал усиливается усилителем 4 и демодулируется фазочувствительным выпрямителем 5. Сигнал профиля на этой стадии содержит составляющие, обусловленные смещением (средний уровень постоянного тока, определяемый положением мерительного штифта), искажением формы (отклонением поверхности от заданной формы), волнистостью (периодическая волнистость поверхности), а также шероховатостью (исследуемая микроструктура).

Нежелательные составляющие сигнала фильтруются после его прохождения через фильтр верхних частот 6, граничная частота которого соответственно подобрана.

Сигнал профиля проходит через фильтр нижних частот 7, имеющий граничную частоту приблизительно на шесть октав выше, чем у фильтра верхних частот 6. Затем сигнал двухполупериодным выпрямителем 8, интегрируется по полному перемещению мерительного штифта и накапливается в интеграторе 9.

Сигнал шероховатости с выхода фильтра нижних частот 7 также подается на вход дифференцирующей цепи, роль которой выполняет генератор уровня 10.

Поскольку крутизна кривой является дифференциалом ее амплитуды, рна в первом приближении пропорциональна величине, определяемой отношением заданного градиента амплитуды к градиенту расстояния.

В предлагаемом устройстве градиенты сигнала устанавливаются как сигналы равного интервала в генераторе 10 уровней отсчета, причем каждый сигнал связан с детектором пересечений 11. Детекторы пересечений формируют триггерные импульсы в момент регистрации пересечения опорного напряжения, и поскольку время пропорционально расстоянию, крутизна будет представлена частотой триггерных импульсов. Когда крутизна сигнала велика, частота импульсов выше и, наборот, частота мала, если крутизна сигнала мала.

Для того, чтобы получить среднее значение крутизны, скорость импульсов надо проинтегрировать и запомнить; это осуществляется путем подсчета триггерных импульсов счетчиком 12.

Уровень отсчетного напряжения выбирается не произвольным. Прибор изм.еряет

среднее значение асболютной величины сигнала и при определении диапазонов шкалы для этой цели переключателем диапазонов 13 устанавливаются уровни отсчетного напряжения.

Блок 14 представляет собой аналого-цифровой блок деления, содержащий автоколебательный усилитель с входным резистором R и формирующий выходной сигнал, пропорциональный 1/RG, где G - проводимость цепи обратной связи 15. Эта цепь

5 содержит набор подключаемых резисторов, с помощью счетчика 12, в котором накапливается код, пропорциональный среднему значению скорости входного сигнала.

Выходной сигнал усилителя блока деления 14 соответствует величине коэффициента средней длины волны и регистрируется измерителем 16 с линейными щкалами. .Иногда возникают трудности при попытке измерить коэффициент средней длины волны некоторых профилей, например с прямоугольными выступами, которые производят сигналы сложных гармоник.

На практике было обнаружено, что нужная величина не может быть получена, пока, высокочастотные составляющие не отсекутся на уровне выще 6 дб на октаву, и для

того, чтобы обеспечить это условие, в цепь предлагаемого устройства включается фильтр нижних частот 7.

При практической реализации устройства необходима также фильтрация для устранения вибрации и посторонних шумов, и из теоретического рассмотрения было найдено, что оптимальная переходная частота приблизительно в 50-100 раз выше, чем у фильтра нижних частот, и поскольку коэффициент средней длины волны не зависит критически от величины верхней частоты высокочастотного перехода для удобства выбрана щирина полосы, равная 100.

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициента средней длины волны, содержащее последовательно соединенные датчик, усилитель, фазочувствительный выпрямитель,

фильтр верхних частот, фильтр нижних частот, двухполупериодный выпрямитель, интегратор, выход которого подключен к ключевому входу аналого-цифрового блока деления, выход которого соединен с индикатором, другие входы датчика и фазочувствительного выпрямителя соединены с выходом генератора несущей частоты, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены генератор уровня, детектор пересечений и счетчик, разрядные выходы которого соединены с цифровым входом аналого-цифрового блока деления, первые входы детектора пересечений и генератора уровня подключены к выходу фильра нижних частот, второй вход детектора пересечений соединен с выходом генератора уровня, а выход подключен ко входу счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Жовинский В. Н., Арховский В. Ф. Корреляционные устройства, «Энергия, М., 1974, с. 70. .

2.Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, «Энергия, М., 1972, с. 100.

Т