Устройство для измерения динамических параметров транспортного средства

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее измерительные преобразователи колебаний транспортного средства, подключенные через соотйетствующие усилители и полосовые фильтры к блокам измерения средних квадратических отклонений сигналов, к-одному из которых подключен своими входами блок деления, блоки эталонного пути и весовых коэффициентов и сумматор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено дополнительными усилителями с блоком управления, один из которых выполнен широкополосным, дешифраторами, источниками опорного напряжениЯ низкого и высокого уровней, компараторами , подключенными к другому блоку средних квадратических отклонений Сигналов, коммутатором каналов, генератором тактовых импульсов и блоком фильтров низких частот, выходы которого подключены к другим ВХОДс1М блока деления, а входы - к выходам одного из дешифраторов, один из входов которого через широкополосный усилитель связан с выходом коммутатора каналов, а управляемый вход подключен к низкочастотному выходу генератора тактовых импульсов, с которым соединены управляемый вход коммутатора каналов и вход другого дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам управляемого усилителя, информационные входы которого соединены с выходами бло1 деления, а выходы - с входами блока эталонного пути, подключенного своиi ми выходами к входам блока весовых коэффициентов, к которому подключен (Л сумматор, выход которого предназначен для подключения блока регистрас: ции динимических параметров транспортного средства, причем к одним входам компараторов подключен выход широкополосного управляемого усилителя , к .другим - выходы соответствующих источников опорного напряжения, а выходы компараторов соединены с ел одним и другим входами блока j npaBления дополнительными усилителями, о со ю управляемый вход которого подключен к высокочастотному выходу тактового генератора, а выходы - к управляемому входу широкополосного управляемоо: го усилителя и к управляемому входу другого дешифратора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1050926 А

3(Я) В 60 1 3 12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1

2 1

Ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - :

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3457035/24-11 (22) 07 ° 04.82 (46) 30.10.83. Бюл. Р 40 (72) И.И. Балтер,. А.N. Березовский, И.И. Вучетич и М.Б. Зильберман (71) Рижский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института вагоностроения (53) 625.143 621.314(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 726462, кл. 6 01 М 17/00, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕИИЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ TPAHCIIOPTHOГО СРЕДСТВА, содержащее измерительные преобразователи колебаний транспортного средства, подключенные через соответствующие усилители и полосовые фильтры к блокам измерения средних квадратических отклонений сигналов, к.одному из которых подключен своими входами блок деления, блоки эталонного пути и весовых коэффициентов и сумматор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что; с целью повышения точности, оно снабжено дополнительными усилителями с блоком управления, один из которых выполнен широкополосным, дешифраторами, источниками опорного напряжения низкого и высокого уровней, компараторами, подключенными к другому блоку средних квадратических отклонений сигналов, коммутатором каналов, генератором тактовых импульсов и блоком фильтров низких частот, выходы которого подключены к другим входам блока деления, а входы — к выходам одного из дешифраторов, один из входов которого через широкополосный усилитель связан с выходом коммутатора каналов, а управляемый вход подключен к низкочастотному выходу генератора тактовых импульсов, с которым соединены управляемый вход коммутатора каналов и вход другого дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам управляемого усилителя, информационные входы которого соединены с выходами блок=,а деления, а выходы — с входами блока эталонного пути, подключенного своими выходами к входам блока весовых коэффициентов, к которому подключен сумматор, выход которого предназначен для подключения блока регистрации динимических параметров транс- С портного средства, причем к одним входам компараторов подключен выход широкополосного управляемого усилителя, к,другим — выходы соответствую. Ъеа щих источников опорного напряжения, а выходы компараторов соединены с одним и другим входами блока управ- ЯД ления дополнительными усилителями, управляемый вход которого подключен к высокочастотному выходу тактового Cgl генератора, а выходы — к управляемому входу широкополосного управляемого усилителя и к управляемому входу © ) другого дешифратора.

1050926

Изобретение относится к колесному транспорту и может быть использовано для испытаний новых и модернизован-. ных железнодорожных экипажей.

Известно устройство для измерения динамических параметров транспортно- 5 го средства, содержащее измерительные преобразователи колебаний транспортного средства, подключенные через соответствующие усилители и полосовые фильтры к блокам измерения )p средних квадратических отклонений сигналов, к одному из которых подключен своими входами блок деления, блоки эталонного пути и весовые коэффициенты и сумматор 511. !

Недостатком известного устройства является большая погрешность измерения коэффициента передачи экипажа в полосах частот, в которых сигнал возмущения мал или близок к нулю. В этом случае операция деления среднего квадратического значения выходного .сигнала на среднее квадратическое значение входного сигнала становится некорректной и приводит к значительным погрешностям. 25

Цель изобретения — повышение точ- ности устройства для измерения динамических параметров транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем,30 что устройство для измерения динамических параметров транспортного средства, содержащее измерительные преобразователи колебаний транспортного средства, подключены через соответствующие усилители и полосовые фильтры. к блокам измерения средних квадратических отклонений сигналов,к одному из которых подключен своими входами блок деления, блоки эталонного пути и весовых коэффициентов и сумматор, снабжено дополнительными усилителями с блоком управления, один из которых выполнен широкополосным, дешифраторами, источниками опорного напряжения низкого и высокого уровней, ком- 45 параторами, подключенными к другому блоку средних квадратических отклонений сигналов, коммутатором каналов, генератором тактовых импульсов и блоком фильтров низких частот, выходы5О которого подключены к другим входам блока деления, а входи, — к выходам одного из дешйфраторов, один из вхо.дов которого через широкополосный управляемый усилитель связан с выходом коммутатора каналов, а управляемый вход подключен к низкочастотному выходу генератора тактовых импульсов, с которым соединены управляемый вход коммутатора каналов и вход другого дешифратора, выходы которого подклю- чены к управляющим входам управляемо го усилителя, информационные входи которого соединены с выходами блока деления, а выходы — с входами блока эталонного пути, подключенного своими65 выходами к входам блока весовых коэффициентов, к которому подключен сумматор, выход которого предназначен для подключения блока регистрации динамических параметров транспортного средства, причем к одним входам компараторов подключен выход широкополосного управляемого усилителя, к другим— ,выходы соответствующих источников опорного напряжения, а выходы компараторов соединены с одним и другим входами блока управления дополнительными усилителями, управляемый вход которого подключен к высокочастотному выходу тактового генератора, а выходы — к управляемому входу широкополосного управляемого усилителя и к управляемому входу другого дешифратбра.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит измерительные преобразователи 1 и 2 колебаний транспортного средства, установленные соответственно на выходе и входе исследуемого транспортного средства.

Выходы преобразователей 1 и 2 подключены к усилителям 3 и 4, к выходам которых подключены полосовые фильтры

5 и 6, попарно имеющие равные полосы пропускания частот, например третьеоктавные„ на выходе которых установлены блойи 7 и 8 измерения средних квадратических отклонений сигналов.

Выходы блока 7 соединены с неинвертирующими входами блока 9 деления, а выходы блока 8 подключены к входам коммутатора 10 каналов. Выход коммутатора 10 каналов соединен с информационным входом широкополосного усилителя 11 с управляемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу дешифратора 12 каналов, а управляющий вход усилителя 11 соединен с выходом блока 13 управления, подключенного к выходам компараторов низкого. 14 и высокого 15 уровней, одни входы которых соединены с выходом усилителя 11, а другие входы подключены соответственно к источнику

16 опорного напряжения низкого уровня и к источнику 17 опорного напряжения высокого уровня. Одновременно выход блока 13 соединен с управляющим входом дешифратора 18 сигналов управления переменными коэффициентами усиления. Вход дешифратора 18 подключен к низкочастотному выходу генератора 19 тактовых импульсов, а выходы соединены с управляющими входами управляемого усилителя 20 с регулируемыми коэффициентами усиления. Низкочастотный выход блока.19 соединен также с управляющими входами коммутатора 10 каналов, дешифратора 12 каналов и блока 13. Выходы дешифратора 12 соединены с входами блока 21 фильтров низких частот, выходы которого подключены к инвертирующим входам бло1050926 пульсы с высокочастотного выхода re нвратора 19 поступают на один вход блока 13, который вырабатывает команду на увеличение коэффициента усиления усилителей .11 и 20. Если сигнал на выходе усилителя 11 выше опорного устанавливаемого источником 17, то компаратор 15 изменяет свое состояние и тактовые импульсы с высокочастотного выхода генератора 19 поступают на другой вход блока 13, который вырабатывает команду на уменьшение коэффициента усиления усилителей 11 и 20, Таким образом, сигнал на выходе усилителя 11 для каждой i-й полосы частот будет находится в желаемом диапазоне, обеспечивающем корректное выполнение операции деления в каждой частотной полосе блоком 9. Дешифрованный импульсный сигнал с выхода дешифратора 12 преобразуется в аналоговый с помощью блока 21 фильтров низких частот и в таком виде поступает на инвертирующие входы блока 9 деления. Одновременно с командой на изменение коэффициента усиления усилителя 11 вырабатывается управляющий сигнал- изменения коэффициента усиления усилителя. 20, который поступает с выхода блока 13 на управляющие входы усилителя 20 через дешифратор 18. Таким образом, если на выходе фильтров 5 и 6 имеются сигналы х и у, где х — сигнал возмущения, а у — сигнал оцениваемого параметра транспортного средства, то на выходе соответствующих фильтров с центральной частотой Е, получаются сигналы, х, и,у,, а на выходе блоков 7 и 8— их средние квадратические отклонения

6х. и 6 .. На выходах дешифратора

12 будут сигналы с, Gx,. где о,значения коэффициентов усиления усилителя 11 и соответствующего усилителя блока 20 для 1-й полосы частот.

Таким образом, сигналы на выходах

6 ! блока 9 будут иметь уровни ц .

I Х1 с корректно выполненной операцией деления. Так как коэффициенты усиления усилителей 11 и 20 устанавливаются одинаковыми для каждой 1-й полосы, то на выходе усилителя 20 уровень сигнала, определяющий оценку коэффициента передачи К: экипажа на частоте равен К,.

Х,С выхода усилителя 20 сигнал поступает на блок 22 с постоянными для каждой частотной полосы коэффициентами передачи P> . Величины коэффициентов передачи Р; соответствуют средним квадратическйм значениям воз-мущений эталонного пути, полученным из частотного снектра возмущения путем разделения его йа полосы, равS ные полосам пропускания фильтров 5

55 ка 9 деления. Количество блоков деления соответствует количеству пар полосовых фильтров. Выхорца блока 9 деления соединены с информационными входами дополнительного усилителя 20, выходы которого подклкчены к входам блока 22 эталонного пути, выполненного в виде набора делителя с постоянными коэффициентами передачи, равными значениям средних квадратических отклонений эталонного пути по частотным 1О полосам. Количество делителей также равно числу пар полосовых фильтров.

Выходы делителей блока 22 подключены к входам блока весовых коэффициентов.

Все выходы блока 23 подключены к вхо- $5 дам сумматора 24.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с измерительных преобразователей 1 и 2, усиленные в усилителях 3 и 4, поступают на полосовые фильтры 5 и 6, имеющие попарно одинаковые центральные частоты и полосы пропускания. В общем случае количество фильтров 5 и 6 и полосы пропускания вырабатывают таким, чтобы был полностью охвачен частотный диапазон сигнала на выходе транспортного средства. Отфильтрованные сигналы с выходов фильтров 5 и 6 поступают на блоки 7 и 8, которые измеряют сред- 30 нее квадратическое значение сигналов, поступающих далее на неинвертирующие входы блока 9 деления, на инвертирующие входы которого подаются сигналы с выходов блока 21. Средние квадрати- З5 ческие значения сигналов с выхода блока 8 .подаются на коммутатор 10, который с частотой следования тактовых импульсов, задаваемых генератором

19, переключает поочередно выходы 4О блока 8 на информационные входы усилителя 11 с регулируемым коэффициентом усиления. Длительность тактового импульса определяется максимальной частотой измеряемого сигнала, временем восстановления параметров усили- 45 теля 11 и длительностью переходных процессов в переключателях коммутатора 10 и усилителя 11.

Уплотненный сигнал всех каналов с выхода усилителя 11 подается на вхо- 50 ды компараторов низкого 14 и высокого 15 уровней, в которых происходит сравнение выборочного значения сигнала в -й полосе частот с напряжениями, задаваемыми источниками 16 и 17 опорного напряжения низкого и высокого уровней. Величины низкого и высокого опорных напряжений выбирают такими, чтобы диапазон изменения сигнала возмущения на выходе усилителя 11 обеспечивал выполнение операции деления с высокой степенью точности.

Если сигнал на выходе усилителя 11 меньше опорного, устанавливаемого источником 16,то компаратор 14 изменяет свое состояние и тактовые им- 6

1050926

Составитель Я. Гаврилов

Редактор A. Огар Техред Т, Фанта Корректор И,. Шароши

Эакаэ 8575/18 Тираж 675 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и 6, На выходах блока 22 сигналы в каждой частотной полосе пропорциональны. произведению К „Р, т. е. приведены к уровню эталонного возмущения в i-й полосе частот. С выхода блока 22 сигнал поступает на блок 23 с перестраиваемыми ". коэффициентами с(, при помощи которых может быть образована некоторая весовая функция, характеризующая зависимость измеряемого параметра от частоты При отсутl ствии такой зависимости коэффициенты устанавливают равными единице. С вы-. хода блока 23 сигнал поступает на сумматор 24. На выходе сумматора сигнал пропорционален измеряемому параметру качества транспортного средства во всем частотном диа, пазоне, охватываембм полосовыми фильтрами. Кроме того, он соответ ст5 вует спектру и уровню возмущений эталонного пути.

Использование устройства для из..— мерения динамических параметров транспортного средства позволяет

)p уменьшить погрешность измерения в поло сах частот с низким уровнем входного сигнала,а следовательно, погрешность измерения параметра в целом,т.е,во всем частотном диапазоне.