Аналого-цифровое устройство для измерения амплитуды механических колебаний при резонансе Советский патент 1980 года по МПК G01H1/08 

. I . Устройство относится к виброизмерительнрй технике, а именно к аналого-цифровым измерителям амплитуды механических колебаний, возникающих в объекте, при совпадении его собственной частоты с частотой возбуждения. Известно аналого-цифровое устройство для измерения амплитуды механических колебаний содержащее датчик, соединенный с ним согласующий усилитель, цифроаналоговый преобразователь, счетчик, два нуль-органа, первый вход одного нуль-органа соединен через делитель с первым входом другого, вторые нх входы подключены к выходу цифроаналого-; вого преобразователя, а их выходы через блок логических элементов соединены с входом счетчика, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя 1. Недостатком известного устройства является низкая точность при измерении амплитуды механических колебаний, возникающих в объек те, при совпаденш его собственной частоты с частотой возбуждающей силы. Для повышения точности измерения амплиту ды механических колебаний предлагаемое устройство снабжено ограничителем, детектором, компоратором, генератором опорного напряжения и ключом, к выходу согласующего усилителя подключены последовательно соединенные ограничитель и детектор, выходом подключенный к одному из входов компаратора, к другому входу которого подсоединен источник опорного напряжения, выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, вход которого соединен с выходом детектора, а выход - с входом делителя и нуль органа. На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства. Оно содержит датчик 1, который соединен с согласующим усилителем 2, к выходу согласующего усилителя 2 подключены последовательно соединенные ограничитель 3 и детектор 4, своим выходом подключенный к одному из входов компаратора 5, к другому входу которого подсоединен источник 6 опорцото напряжения, выход компаратора 5 подключен к управляющему входу ключа 7, вход которого соединен с выходом детектора 4, а 37 выход - с входом одного нуль-органа 8 и через делитель 9 - с первым входом другого нуль-органа 10, вторые входь коШараторов 8 и 10 подключены к цифроаналоговому преобразователю 11, а их выходы через блок 12 логических элементов соединены с входом счетчика 13, выход которого порключен к вхо ду нифроаналогового преобразователя 11. Устройство работает следующим образом. jD aT4HK i, закреплённый на объекте, преобра зуёт механические колебания объекта в электр ческий сигнал, который проходя чбреЭ богласу ющий усилитель 2, ограничивается снизу огранйЖвлй ГТГНа выходе ограничителя 3 выделяется сигнал положительной полярности, ко ; торый затем детектируется детектором 4. Напряжение с выхода детектора 4 поступает на. первый вход компаратора 5 и на сигнал Ш-1Й вход ключа 7. На второй BXOiikOMnapa;тора 5 поступает напряжение от источника 6 опорного напряжения. Это напряжение выбирается равным напряжению с выхода детектора 4 при отсутствии резонанса и устанавливается согласно заданно.му режиму работь устройства. Компаратор 5 работает и режиме вычитания сигналов и поэтому при отсутствии резонанса на. выходекомпаратора сигнал paSisH нулю и ключ 7 заперт (вследствие отсутствия на его управляющем входе управляющегр напряжения). . .: ,.. ; -, .. . . ,;; При плавном изменении частрть вне1Ш1ей переменной силы, действующей на объекте, . возможно врзникновстгаё нескольких механических резонансов. объекта. В этих сл)1аях огибающая напряжения на выходе детектора 4 увеличивается цо резонансной кривой с )5обротностью рез1энанса механической системы объекта, сигнал на первом входе компаратора 5 больше. Чем на его втором входе, на выходе компаратор 5 появляется управляющий сигнал, который отпираеТ ключ 7. При этом сигнал с выхо.да детектора 4 поступает на первый вход первого нуль-органа 8 и через делитель 9 шПряжёния - на первый вход второго нуль органа 10. На выходе нуль-органов 8 и10 образуется положительное напряжение, которое через блок 12 логических элементов nocTjoiaeT на счетчик 13. Блок 12 логических элемен; ToiB уп15авляет работой счетных декад младщего и старшего разрядов счетчика 13 заполнением их счетными импульсами. По мер заполнения счетчика 13 напряжение та выходе цифроаналогового преобразователя И повыщается до тех пор, пока не сравняется с измеряемой амплитудой сигнала с выхода детектора 4, соответствующей амплитуде сигнала при резонансе. Выходное напряжение с первого нуль-органа 8 управляет поступлением счетных импульсов через блок 12 на счетную декаду младщего разряда счетчика 13. На вход второго нуль-органа 9, управляющего счетяой декадой старшего разряда счетчика 12, измеряемое напряжение поступает через делитель 9 напряжения с коэффициентом передачи равным 0,9 так, что после окончания поступления счетных импульсов в счетную декаду старшего разряда счетчика 13 на вход счетной декады младщего разряда счетчика 13 до MOMeHta сравнешя напряжения с выхода детектора и напряжения с выхода itK(|)poaHanoгового преобразователя II поступает еще десять счетных импульсов. Таким образом, второй нуль-орган 10 срабатьгвает раньше, чем первый нуль-орган 8, и на вход счетной декады старшего разряда счет1Шка 12 счетные импульсы подступают только с выхода счетной декады младщего разряда счетчика 13. При такой измерении значительно повышается точность, так как измерение напряжения вблизи максимума резонанса осуществляется счетнылщ импульсами младщей декады счетчика 13. В момент сравнения выходного напряжения с вьКода детектора 4 при ,резоШйсе с нйпряз евмем на выходе цифроаналогового преобразователя 11 счетные импульсы перестают постзттать на вход счетной декадь Mriajtimero разряда счетчика 13. Счетные импульсь формируются генератором импульсов, который входит в блок 12 логических элементов./ ; V ,:-.:. ;.- На выходе счетчика выделяется кодированный сигна), соответствующий измеренному зВачеийю амплитуды механических колебаний При резонансе, который может быть и щицирован на табло или выведен на цифропечатающую мащину. Изобретение позволяет повысить точность измерения амплитуды механических колебаний при резонансных эффектах, возникающих в объекте при совпадении его собственной частоты с частотой возбуждающей силы. Формула изобретения Аналогс -цифровое устройство для измерения амплитуды механических колебаний при резонансе, содержащее датчик, соединенный с ним согласующий усилитель Щ|фрранапоговый преобразователь, счетчик, два нуль-органа, первый вход одного из нуль-органа соединен через делитель с первым входом другого, вторые их входы подключены к выходу цифроаналогового преобразователя, а их выходы через . блок логических элементов соединенЫжвхдЖШ счетчика, выход кото(ого подклюздк к входу цифроаналогового прео азователя, о т л йч а ю щ е ее я тем, что, с келью повышения точноста измерения амшштутш, ycTpoficnid снаб жено ограничителем, детектором, компаратором, генератором опорного напряжения н kjiiu. чом, к выходу согласующего усилиппя подключены последовательно соединенные oipaничитель н детектор, выходом подасяюче1пй 1й

к одному из входов компаратора, к другому которого пЬДсОейййен ИСТОЧНИК onoj)ного напряжения, выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, вход которого соединен с выходом детектора, а выход со входом делителя и нуль-органа.

Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США N 4023396, кл. 73-12.1977 (прототип).

hi

8

iP

16

Г

0