Устройство для измерения колебаний скорости механизмов Советский патент 1980 года по МПК G01P3/68 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для измерения колебаний угловой и линейной скорости механизмов, то есть для измерения колебаний скорости, вызываемых отдельным механизмом или участком кинематической цепи.

Известно устройство, содержащее генератор стабильной частоты, диски, связанные с ведомым и ведущим валом, магнитные головки, взаимодействующие с дисками, и фазометр 1

Недостаток устройства состоит в невысокой дискретности контроля, ограниченной расстоянием между головками, что снижает точность измерений.

Также известно устройство 12, связанное с датчиком сигналов, которое содержит последовательно соединенные фазосдвигаюиу1й блок, остронастроенный фильтр со стабильной фазочастотной характеристикой, фазометр, вьслючающий в себя генератор и регистратор, причем сигналы с датчика поступают также непосредственно на второй вход фазометра. Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не обеспечивает высокой точности измерения колебаний скорости механизмов из-за того, что регистрируемая величина представляет собой сумму колебаний скорости мезанизма и его привода (ведущего звена).

Целью изобретения является повышение точности измерения колебаний скорости, вызываемых отдельным механизмом или участком кинематической цепи.

Для достижения этой цели в устройство дополнительно введены делитель частоты и последовательно соединенные второй дискретный датчик перемещения, связанный с ведущим звеном механизма, первый и второй ключ, фазосдвигающий блок и логическое устройство с подключенным на его второй вход генератором импульсов, причем выход первого дискретного датчика перемещения связан с отпирающим входом первого ключа, выход которого через делитель частоты подключен к запирающему входу первого и отпирающему входу второго ключей и к третьему входу логического устройства, выходы которого соединены с управЛяющими входами первого фазосдвигаюшего блока, выход второго ключа подключен к его 37 запирающему входу, период второго фазосдвигающего блока определяется соотношением t, kn-i.t,,a частота генератора - соотношением fj , где t, - период второго фазосдвигагощего блока; k - коэффициент делителя частоты, установленный на делителе; п - отношение шага второго датчика к шагу первого; передаточное отношение контролируемого механизма; постоянная составпяюш ая периода первого фазосдвигаюшего блока; частота следования импульсов генератора; f, - частота импульсов, заполняющих промежуток между входными сигна , лами фазометра. Перечисленные элементы образуют второй. Дополнительный измерительный канал. В допол нительном канале, работающем по тому же принципу, как и основной, происходит .измерение колебаний скорости ведущего звена. Резул тат в -числоимпульсном виде npCTjTiaeT в фазосдвигающий блок основного канала, где корректирует сдвиг фазы в зависимости от колебаний скорости ведущего звена. В каждом цикле измерений все процессы в дополнительном канале начинаются не раньше, чем в основном канале, а заканчиваются раньше. На фиг. 1 показана структурная схема пред лагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Последовательно соедине1шьге дискретный датчик Д,, фазосдвигающий блок, например, блок задержки сигналов БЗ,, фазометр Ф и регистратор Р образуют основной измерительный канал. Вход датчика Д, Соединен с ведомым звеном механизма, а выход - с блоком задержки БЗ, и фазометром Ф. Дискретный датчик Дз, первый ключ К, и второй ключ Kj, второй фазосдвигающий блок - блок задержки БЗ.;, логическое устройство Л с генератором Г, делитель частоты ДЧ образуют вто рой дополнительный канал. Логическое устрой ство Л и генератор Г представляют собой ука занный фазометр второго канала. Рассмотрим работу устройства при отключенном дополнительном канале, то есть в режиме измерителя колебаний скорости ведомог звена. Датчик через равные интервалы перемещения ()тловые или линейные) контролируемого звена вырабатывает электрические импу сы. Эти импульсы поступают на фазометр дву мя пзпгями: непосредственно и через блок задержки. В фазометре измеряется время между прихопсМ очередной пары импульсов: импульа, поступающего непосредственно с датчика, предшествовавшего ему, прошедшего блок адержки. Измеренный временной промежуток ропорционален приращению перемещения за инервал задержки, то есть колебанию скорости. Действительно, в случае равномерного двиения и точного подбора времени задержки ассогласование по фазе между з азанными имульсами отсутствует. При колебаниях скороси приходу на фазометр первого сигнала, например, прошедшего через блок задержки, будет соответствовать перемещение ведомого звена на величину у Уо - Ду, где Уо - шаг датчика; Ау - приращение перемещения за интервал задержки. В момент прихода, указанного импульса начинается измерение времени (At), которое закашшвается с поступлением второго импульса. Так как с точностью до величины второго порядка малости Ау у At, где - средняя скорость контролируемого звена, то фактически измеряется приращение перемещения за интервал задержки или колебание скорости. Рассмотрим совместную работу обоих каналов. Пусть передаточное отношение контролируемого механизма i 1. В этом случае шаг датчика Д, должен быть в несколько раз меньше шага датчика Д,. На фиг. 2, например, шаг второго датчика (диаграмма Д,) в 10 раз меньше, шага первого датчика (диаграмма Д,); С появлением импульса на выходе первого датчика начинается измерение в основном канале: блок Б31 отсчитывает установленное на нем время t, Одновременно открывается ключ Kj. Первый же импульс с датчика Д., проходит ключи К,, KJ и поступает на блок БЗ,, где начинается отсчет установленного ранее времени tj. Этот интервал должен составлять часть, например, 80% от времени задержки, установлешюго на блоке БЗ,. Сигнал с выхода БЗ, поступает в логическое устройство Л. Сюда же подается один из импульсов с датчика Д,, в ишем примере, восьмой. Для выделения требуемого импульса установлен делитель частоты ДЧ. В логическом устройстве промежуток между приходом очередной пары сигналов заполняется импульсами генератора Г. Частота генератора подбирается такой, что на выходе логического устройства получается такое же число импульсов, какое имело бы место при равенстве времени измерения в обоих каналах. Указанные импульсы поступают на блок задержки БЗ,, Тде корректируют ранее установленное время задержки. В зависимости от оче, редности прихода сигналов на БЗ, импульсы с логического устройства либо уменьшают, ли бо увеличивают установленное раннее в БЗ число, определяющее время задержки. На фиг. 2 (диаграмма Л) показан интервал времени (At), полученный на выходе логического устройства. Длительность интервала определяется числом импульсов, заполняющи промежуток между приходом сигнала с блока задержки БЗ, и делителя частоты ДЧ. На диаграмме БЗ, показаны первоначально установленное время задержки (t,) и скорректированное: t t, + At. Для предотвращения сбоя работы БЗ, выход ключа К, соединен с его запирающим входом. В результате после запуска блока последующие импульсы с датчика уже не пройду через ключ и не нарушат работу .блока задерж ки. Восстановление дополнительного канала в исходное состояние осуществляется импульсом с выхода делителя частоты .открывающего клю К, и запирающего К,. Для выполнения измерений необходимо установить однозначные соотнощения между пара метрами входящих в устройство злементов. Одни из таких параметров является время задержки сигнала в блоках основного и вспомогательного каналовГ Время задержки, устанавливаемое во втором канале (tj), представляет собой часть от аналогичной величины первого канала (t,) и определяется отнощением щагов датчиков II коэффициентом, набранным в делителе частоты, то есть t, k«n-t, (1) где k - коэффициент деления частоты; п - отношение шага второго датчика к щагу первого. С учетом передаточного отноше1шя контролируемого механизма () эта формула примет вид: t, k-n-i-t,. Действительно, в этом случае частота импул сов со второго датчика при той же скорости на выходе механизма увеличится в i раз. Для сохранения прежнего отношения t, к t, необходимо будет увеличить в раз коэффициент К. Что касается второй пары параметров, определяющих работу устройства - частот генераторов фазометров, то соотношение между ними при должно быть обратно пропорциональным соотношению интервалов задержки; где fj и f, частоты генератора второго канала и фазометра соответственно. 6 Если i Ф 1, то колебания скорости нс.чущего звена передаются на выход с амплитудой, умены11е 1ной в Г раз. Для чета этой особенности число корректирующих импульсов с логического устройства должно быть уменьигсно в раз, что достигается уменьшением в раз частоты генератора Г. Формулой (2) можно пользоваться при любом передаточном отношении механизма. Формула изобретения Устройство для измерения колебаний скорос±и механизмов, содержащее последовательно соединенные дискретный датчик перемещения, связанный с ведомым зве1юм механизма, фазосдвигающий блок, фазометр и рсгнстрато), причем выход датчика связан с вторым входом фазометра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, D устройство дополнительно введены делитель Macrcv ты и последовательно соединенные второй дискретный перемещения, связатгый с ведущим звеном механизма, первый и второй ключ, второй фазосдвигающий блок и логическое устройство/с подключенным на его второй вход генератором импульсов, причем выход первого дискретного датчика перемещения связан с отпирающим входом первого ключа, выход которого через делитель частоты подключен к запирающему входу первого и отпирающему входу второго ключей и к третьему входу логического устройства, выходь которого соединены с управляющими входами первого фазосдвигающего блока, выход второго ключа подключен к его запирающему входу, при этом период второго фазосдвигающего блока выбран из соотношения t. .t,, а частота генератора - нз соотношения fo где tj - период второго фазосдвигающего k - коэффищ1ент деления частоты, установленный на делителе; п - отношение ujara второго датчика к шагу первого; i - передаточное отношение механизма; t, - постоянная составляющая периода первого фазосдвигающего блока; f, - частота следования импульсов с генератора;f, - частота импульсов, заполняющих промежуток между входными сигналами фазометра. Истошики информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобрнташш № 1070839, л. G 1 N , опублик. 1963. 2.Орнатский П. П. Автрматтсскче изерения и приборы. К., Вища школа. 973, с. (прототип).