Устройство для измерения частоты вращения роторов машин Советский патент 1983 года по МПК G01P3/489 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРОВ МАШИН Устройство относится к измерительной технике, а именно к измерению параметров вращения и может быть использовано при испытаниях различных машин, в частности газотурбинных двигателей (ГТД). При испытаниях ГТД необходимо фиксиро вать мгновенные значения частоты вращения роторов (ЧВР) во время переходных процессов в моменты срабатывания блоков авто матики, забросах, провалах ЧВР и т.д. Причем для простоты и оперативности контроля фиксации текущих (мгновенных) значений ЧВР должна выполняться в принятых еданицах измерения. Известен цифровой измеритель, содержащий частотный датчик; ключ, блок задания време ных интервалов, счетчик результата измерения индикатор, схему управления, счетчик хшапазонов измерения 1. Недостатком этого устройства является то, что оно НС обеспечивает измерение мгновенных значений ЧВР (так как принцип его работь состоит в подсчете числа импульсов от датчика за эталонные промежутки времени) и представляет результаты в условных единицах. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля скорости вращения J содержащее частотный датчик, выход которого через формирователь импульсов соединен с входом первого ключа, триггер, генератор эталонной частоты, выход которого подключен к входу третьего ключа, а через второй ключ - к входу управляемого делителя частоты повторения импульсов, двоичный умножитель и счетчик результата 2. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения текущих мгновенных значений частоты вращения ротора, удобства представления результатов измерения. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено двухфункщюнальным счетчиком импульсов, функциональным гиперболическим преобразователем и устройством вывода информации, причем выход первого ключа соединен с первым управляюишм входом второго ключа и управляемого дели399теля частоты повторения импульсов, а также с входом триггера, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, к первому управляющему входу третьего ключа и к второму управляющему входу управляемого делителя частоты повторения импульсов, выход которого через двухфункдиональный счетчик импульсов соединен с вторым управляющим входом второго ключа и с вторым управляющим входом третьего ключа, выход которого через функциональный гиперболический преобразователь, двоичный умножитель и счетчик результата подключен к входу уст ройства вывода информации. Кроме того, функциональный гиперболический преобразователь содержит делитель, определяющий размер участка акпроксимации два управляемых делителя, каждый из которых состоит из вычитающего счетчика, схемы совпадения кодов и счетчика, и вычитатель последовательности импульсов, причем вход делителя является входом функциональ ного гиперболического преобразователя и соединен с входом счетчиков первого и второ го управляемых делителей, а выход - с входом вычитающих счетчиков первого и вт рого управляемых делителей, информа1Ц1ониые выходы счетчиков каждого управляемого делителя подключены к входам соответстиующеи схемы совпадения кодов, выход каждой из которых соединен соответственно с входом обнуления счетчиков первого и второго управляемых делителей и с входами вычитателя последовательностей импульсов, выход которого является выходом фун ционального гиперболического преобразователя, при этом вторые вхощл вычитающих счетчиков подключены соответственно к щинам ввода кодов чисел m и т-1. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема функционального гиперб лического преобразователя; на фиг. 3 вид функции, отрабатываемой функциональным гиперболическим преобразователем и ее кусочно-линейная аппроксимация. Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 частоты вращения, полезный сигнал которого - частота переменного тока или повторения импульсов, формирователь 2 импульсов, первую ключевую схему 3, триггер 4, генератор 5 импульсов эталонной частоты, вторую ключевую схему 6, управляемый делитель 7 частоты повторения импульсов, двухфункциональный счетчик 8 импульсов, третью - ключевую схему 9, преобразователь 10, двоичный умножитель 11, снетчик 12 результата, устройство 13 вывода информаили, пусковую шину 14. Выход датчика 1 присоединен к входу ормирователя 2 импульсов, выход которого одключен к входу ключевой схемы 3, выод схемы 3 присоединен к триггеру 4, упавляющему входу делителя 7. К одному из правляющих входов ключевой схемы 3 присодинена пусковая щина 14, к другому выход триггера 4, кроме того, выход триггера 4 присоединен к первому управляющему входу делителя 7. Выхол генератора 5 импульсов зталонной частоты присоединен к входу ключевой схемы 9 и ключевой схемы 6, выход которой соединен с входом делителя 7, выход делителя 7 подключен к счетчику 8, а выход счетчика 8 подсоединен к вторым управляющим (зап1)ещающим) входам ключевых схем 9 и 6. Выход ключевой схемы 9 присоединен к входу функционального гиперболического преобразователя 10, выход которого подключен ко входу двоичного умножителя 11, выход двоичного умножителя И соединен с входом счетчика 12 импульсов, к счетчику 12 присоедипепы устройства 13 вывода информации. Функцио1гальный гиперболический преобразователь (фиг. 2) содержит делитель 15, определяющий размер участка аппроксимации, вычитающий счетчик 16 первого управляющего делителя, схему 17 совпадения кодов первого управляющего делителя, счетчик 18 первого управляющего делителя, вычитающий счетчик 19 второго управляющего делителя, схему 20 совпадения кодов второго, управляемого делителя, счетчик 21 второго управляемого делителя, и вычитатель 22 последовательностей импульсов. На вход преобразователя поступают импульсы с частотой F от генератора 5 (фиг.1) через ключевую схему 9 (фиг. 1). Вход преобразователя соеллнен с входами делителя 15, счетчиков 18 и 21, выход делителя 15 соединен с входами вычитающих счетчиков 16 и 19; информационные разряды счетчиков 16 и 18 подключены к разрядам схемы 17 совпадения кодов, а информационные разряды счетчиков 19 и 21 - к разрядам схемы 20 совпадения кодов, выходы схем 17 и 20 совпадения подключены к входам вычитателя 22 последовательностей импульсов, кроме того, они подключены ко входам обнуления счетчиков 18 и 21 соответственно, выход вычитателя 22 является выходом функциона;шного гиперболического преобразователя и подключен к входу двоичного умножителя И (фиг. 1). Устройство работает в два, следующих без перерыва, такта. В первом такте выполняется измерение периода следования импульсов от датчика.

та измерения периода в код, вьфажак щйй результат в единицах, принятых для частоты вращения роторов.

При появлении команды на измерение на пусковой шине 14 открывается ключевая схема 3 и первым же импульсом, поступившим от формирователя 2 (момент начала измеряемого периода) триггер 4 устанавливается в положение 1, открывается ключевая схема 6, в делителе 7 устанавливается коэффициент деления, необходимый для первого такта; импульсы эталонной частоты от генератора 5 через делитель 7, понижающий частоту повторения импульсов до расчетной, начинают заполнять счетчик 8 (процесс измерения. периода). При появлении на выходе ключевой схемы 3 второго импульса (момент окончания измеряемого периода) на выходе триггера 4 формируется импульс, которым закры вается ключевая схема 3 (окончание первого такта работы устройства), открывается ключевая схема 9 (начало второго такта .работы устройства) и в делителе 7 устанавливается коэффициент деления, необходимый для второго такта. Импульсы от генератора 5, через ключевую схему 9. начинают поступать к функциональному гиперболическому преобразователю 10 до тех пор, пока не переполнится счетчик 8. Число импульсов, поступающих на вход преобразователя, жестко связано с остаточной емкостью счетчика 8 Еюсле окончания измерения периода,, а ос таточная емкость счетчика 8 полностью определяется длительностью измеренного периода. Функциональный гиперболический преоб разователь преобразует входную последовательность импульсов в выходную поа1едовательность, которая линейно зависит от часто ты повторения импульсов, соответствующей измеренному периоду. Для преобразования используется кусочно-линейная аппроксима ция гиперболической функции. С выхода преобразователя импульсы поступают к двоичному умножителю 11, который выполняет линейное преобразование так, что в счетчике 12 накапливается число 10 п, где п - измеренная частота вращения ротора, в принятых единицах измерения; г - фактор дискретности результата. В момент переполнения счетчика 8, импульсом переполнения закрываются ключеBbie схемы 6 и 9 - второй такт работы заканчивается. На табло, или УВИ другого вида, связанного со счетчиком 12 результата фиксируется результат измерения, число Nf, 10%.

мерить текущие значения частоты вращения ротора причем результаты измерения представлены в удобном виде.

Формула изобретения

L Устройство для измерения частоты вращения роторов мащин, содержащее частотный датчик, выход которого через формирователь импульсов соединен с входом первого ключа, триггер, генератор эталонной частоты, выход которого подключен к входу третьего ключа, а через второй ключ к входу управляемого делителя частоты повторения импульсов, двоичный умножитель и счетчик результата, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения текущих (мгновенных) значений частоты вращения ротора и удобства представления ре- . зультатов измерения, оно снабжено двухфункциональнь1м счетчиком импульсов, функш10нальны.м гиперболическим преобразователем и устройство вывода информации, причем выход первого ключа соединен с первым управляющим входом второго ключа и управляемого делителя частоты повторения импульсов, а также с входом триггера, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, к первому управляющему входу третьего ключа и к второму управляющему входу управляемого делителя частоты повторения импульсов, выход которого через двухфункциональный счетчик импульсов соединен с вторым управляющим входом второго ключа и с вторым управляющим входом третьего ключа, выход которого через функ1у ональный гиперболический преобразователь, двоичный умножитель и счетчик результата подключен к входу устройства вывода информации. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что фзшкциональный гиперболический преобразователь содержит делитель, определяющий размер участка аппроксимации, два управляемых делителя, каждый из которых состоит из вб1читающего счетчика, схемы совпадения кодов и счетчика, и вычитатель последовательностей импульсов, причем вход делителя является входом функционального гиперболического Ъреобразоватёля и соединен с входом счетчиков первого и второго управляемых делителей, а выход - с входом вычитающих счетчиков первого и второго управляемых делителей, информационные выходы счетчик -в каждого управляемого делителя подключены к входам соответствующей схемы совпадения кодов, выход каждой из которых соединен соответственно с входом обнуления счетчиков первого и второго управляемых делителей и входами вычитателя последовательностей импульсов, выход которого является выходом функционального гиперболического преобразо «теля, при этом вторые входы вычитающих счетчиков подключены соответственно к шинам ввода кодов чисел m и m-l. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 512429 кл. G 01 Р 3/54, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 659952 кл. G 01 Р 3/48. 1977 (прототип).

.

AM-ff

г