Способ формирования импульсных сигналов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в средствах контроля и измерения лопаточных венцов роторов турбомашин. Цель изобретения - расширение динамического частотного диапазона при сохранении разрешающей способности достигается тем, что дополнительно измеряют период следования входных сигналов, в функции которого изменяют масштабы измерения длительности входных сигналов, выработки интервала задержки и половины входного сигнала. Устройство для реализации способа содержит входной формирователь 1, триггеры 2 и 4, счетчик 3 задержки, реверсивный счетчик 6, выходной формирователь 7, ключи 5 и 10, умножитель 8 частоты, делитель 9 частоты. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 К 5/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У

/ (К)

1 р О

iQ) !

I iif

Я У . 1 (21) 4781407/21 (22) 04.12,89 (46) 23.03,92. Бюл, ¹ 11 (71) Самарский политехнический институт им.В.В.Куйбышева (72) В.А.Олейников и Л.А,Олейникова (53) 621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹552684,,кл,,Н 03 К 5/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1241441, кл. Н 03 К 5/153, 1982. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬCHblX СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в сред».. Ы» 1721805 А1 ствах контроля и измерения лопаточных венцов роторов турбомашин. Цель изобретения — расширение динамического частотного диапазона при сохранении разрешающей способности достигается тем, что дополнительно измеряют период следования входных сигналов, в функции которого изменяют масштабы измерения длительности входных сигналов, выработки интервала задержки и половины входного сигнала. Устройство для реализации способа содержит входной формирователь 1, триггеры 2 и 4, счетчик 3 задержки, реверсивный счетчик 6, выходной формирователь 7, ключи 5 и 10, умножитель 8 частоты, делитель 9 частоты. 2 с.п,ф-лы, 2 ил, 1721805

10

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в средствах контроля и измерения геометрии лопаточных венцов роторов турбин различного назначения, в средствах, основанных на дискретно-фазовом методе (ДФМ) определения деформаций лопаток и следящем спектральном анализе сигналов вибрации двигателя, Известен способ формирования сигнаnos, соответствующих середине интервала следования серии импульсов или огибающей импульса, по которому измеряют длительность огибающей импульса, одновременно формируют временной интервал, превышающий длительность входных сигналов, и затем формируют интервал, равный половине длительности входного сигнала. Импульс окончания последнего временного интервала соответствует середине входного сигнала, смещенного на го. Поскольку все выходные импульсы имеют смещение на то, то запаздывание на то не влияет на точность измерения периода следования входных сигналов.

Устройство для реализации известного способа состоит из входного формирователя, логических элементов. содержащих каскад совпадения и формирователь, и линии задержки, Недостатком способа является ограниченный динамический частотный диапазон входных сигналов. Недостатком устройства является сложность и низкая точность формирования импульсов, так как для погрешности формирования выходного импульса в

1 необходимо иметь прецизионную линию задержки и 100 каскадов совпадения и формирователей.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ формирования сигналов, соответствующих середине длительности импульса, по которому измеряют длительность импульсов т, одновременно формируют временной интервал то превышающий длительность входных сигналов, и затем формируют интервал, равный половине длительности т входного сигнала —. Импульс окончания

2 последнего временного интервала соответствует середине входного сигнала, смещенной на то, Этот способ реализован формирователем импульсов, состоящим из входногО формирователя, двух генераторов тока, двух мультивибраторов, схемы ИЛИ, конденсатора и трех ключей для его перезарядки.

Недостатком известного способа и формирователя импульсов для его реализации является ограниченный динамический частотный диапазон входных сигналов. Так как формируемый временной интервал т, + может оказаться больше периода МВКС следования импульсов, то частотный диапазон будет ограничен диапазоном частот сверху

f—

+ тмакс

To+ 2 а снизу частота ограничивается тем, что т, должно быть больше максимальной длительности входного сигнала тмак, которая обычно увеличивается с увеличением периода Т следования входных сигналов, Целью изобретения является расширение динамического частотного диапазона при сохранении разрешающей способности.

Цель достигается тем, что в способе формирования импульсных сигналов измеряют период поступления входных сигналов

Т, делят этот период на большое постоянное количество частей, измеряют длительность входного сигнала как количество частей периода, одновременно формируют временной интервал то превышающий длительность входных сигналов в виде заданного числа частей периода, затем формируют временной интервал, равный половине длительности входного сигнала, окончание которого соответствует середине входного сигнала, смещенной на заданную часть хо периода входных сигналов.

Устройство для реализации предлагаемого способа состоит иэ последовательно соединенных входного формирователя, первого триггера, счетчика задержки, второго триггера, первого ключа, реверсивного счетчика и выходного формирователя. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные умножитель частоты, делитель частоты и второй ключ, через который делитель подключен к второму входу реверсивного счетчика, причем выход входного формирователя подключен дополнительно к второму входу второго ключа, выход умножителя частоты — к второму входу счетчика задержки и первого ключа, выход счетчика задержки подключен дополнительно к своему входу разрешения установки кода и на второй вход первого триггера, а второй выход выходного формирователя — на второй вход второго триггера.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для реализации спо1721805

55 соба формирования импульсных сигналов; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства формирования импульсных сигналов.

Устройство для формирования импульсных сигналов содержит последовательно соединенные входной формирователь 1, первый триггер 2, счетчик 3 задержки, второй триггер 4, первый ключ 5, реверсивный счетчик 6, выходной формирователь 7, кроме того в него входят последовательно включенные умножитель 8 частоты, делитель 9 частоты, второй ключ 10, выход которого подключен на второй вход реверсивного счетчика 6, причем выход входного формирователя 1 подключен дополнительно к второму входу ключа 10, выход умножителя частоты 8 подключен к вторым входам счетчика 3 задержки и первого ключа 5, выход счетчика 3 задержки подключен дополнительно к второму входу триггера 2 и к своему входу разрешения установки кода, выход выходного формирователя 7 подключен на второй вход триггера

4. Входные сигналы на формирователь 1 и умножитель 8 частоты поступают с датчиков, закрепленных над вращающимися деталями одного и того же ротора.

Способ формирования импульсных сигналов и устройство для его реализации предназначены для работы в системах диагностики силовых агрегатоа, для которых необходимо измерять временные интервалы между импульсами. Эти импульсы, а точнее электрические сигналы, вырабатываются первичными преобразователями (датчиками), регистрирующими момент прохождения вблизи датчиков элементов механической диагностируемой системы.

Так как сами датчики и элементы системы имеют линейные размеры, то получаемые сигналы имеют определенную длительность, которая изменяется в зависимости от частоты вращения роторов, изменении зазоров между датчиком и исследуемым объектом и т,д.

С целью повышения точности измерения временных интервалов этот интервал измеряют между серединами получаемых сигналов. Для того чтобы расширить частотный диапазон входных сигналов предложено .изменять длительности вспомогательных интервалов времени пропорционально частоте, а точнее длительности периода входных сигналов. Поскольку частота вращения диагностируемых элементов не может существенно измениться за один оборот и существуют экстраполирующие умножители частоты, текущий период входных сигналов, то предлагается измерять

45 временные характеристики входного сигнала в виде частей периода, Это необходимо, так как сигналы задаются скоростью объектов и частота этих сигналов изменяется от нуля до максимальной величины, причем синхронно уменьшается длительность этих сигналов. Поэтому импользование стабильных временных задержек приводит к тому, что в зависимости от частоты входных сигналов время задержки может оказаться или меньше длительности входных сигналов, или больше периода следования входных сигналов, В том случае, если опорную частоту для формирования длительности задержки т, и для измерения длительности входных сигналов получают как умноженную частоту следования входных сигналов оборотного датчика, установленного над меткой ротора (для газотурбинных двигателей дна определяется периодом Т вращения ротора), то задержка то соответствует постоянному

I угловому смещению ротора и изменяется одновременно с изменением скорости вращения ротора или частотой входных сигналов. Поскольку измерение временных интервалов и формирование времени задержки производится одной и той же относительной частотой, то сформированные импульсы будут иметь одно и то же постоянно. ное угловое смещение — во всем диапазоне

Т входных частот, Для получения необходимой точности формирования импульсов коэффициент К умножения частоты следования входных сигналов выбирают обычно большим 10000.

Устройство работаетдля формирования импульсных сигналов следующим образом.

Импульсы с датчика оборотов поступают на вход умножителя 8 частоты, который повышает частоту импульсов в К раз. Полученная частота K>foe поступает на второй вход счетчика 3 задержки и второй вход ключа 5, а поделенная делителем 9 частоты частота К /2 f/2 fog на вход прямого счета реверсивного счетчика 6, Одновременно он поступает на вход триггера

2, устанавливая триггер 2 в состояние, при котором его выходной потенциал. поступая на первый вход счетчика 3 задержки, разре1721805

55 шает списывание заданного частотой K1f,б кода N. Код N выбираюттаким образом, чтобы

N время списывания т, = „ tM>«. В то

К1 о6 же время выбирать N, а значит и го слишком большим не выгодно, так как это ухудшает динамические характеристики формирователя, а при 4, T устройство становится неработоспособным, По окончании импульса входного формирователя 1 в реверсивном счетчике 6 бу. К1 дет набран код, равный т1 — f a, который после обнуления счетчика 3 задержки через время то списывается частотой К14ь. Это

1 происходит потому, что выходной импульс счетчика 3 задержки, полученный г1осле описания кода N, заносит на свои входы код

N, перебрасывает тригге 2 в состояние, запрещающее счет импульсов счетчиком 3 задержки, и устанавливает триггер 4 в состояние, при котором его выходной потенциал открывает первый ключ 6, пропускающий импульсы умножителя 8 частоты на первый списывающий вход реверсивного счетчика 6. Код реверсивного счетчика 6 будет списан через время т 1/2. Начало входного потенциала обнуления реверсивного счетчика 6 преобразуется в короткий выходной импульс выходным формирователем. Этот же импульс устанавливает триггер

4 в запирающее ключ 5 состояние.

С приходом следующего входного сигнала описанный процесс повторится.

В результате на выходе устройства вырабатываются импульсы, соответствующие серединам входных сигналов, смещенных на то, I

Поскольку задержка соответствует заданной части периода вращения и постоянна для любой входной частоты, то временное вмещение на то соответствует угловому

I смещению, постоянному для всех импульсов текущего периода входных сигналов, Длительность интервала Т1 между срединами входных импульсов равна сформированному интервалу Т2 (фиг.2). Так как Т1= тг+

12 гг

+ — — (t1+ — ), а Т2 = тг+ о+ (11+

2 2 2

<1

5 2

+ то + — ), то раскрыв скобки, получим T1 =

Т2 °

Формула изобретения

1. Способ формирования импульсных

10 сигналов, заключающийся в том, что измеряют длительность входного сигнала, формируют интервал задержки и через половину длительности входного сигнала формируют выходной импульс, о т л и ч а ю15 шийся тем, что, с целью расширения динамического частотного диапазона при сохранении разрешающей способности, дополнительно измеряют период следования входных сигналов, в функции которого из20 меняют масштабы измерения длительности входных сигналов, выработки интервала задержки и половины длительности входного сигнала, 2. Устройство для формирования, им25 пульсных сигналов, содержащее входной формирователь, первый и второй ключи, отл и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены последовательно соединенные первый триггер, счетчик задержки, второй триггер, 30 соединенный через первый ключ с первым входом реверсивного счетчика, и выходной формирователь и последовательно соединенные умножитель частоты, делитель частоты, соединенный через второй ключ с

35 втовым входом реверсивного счетчика, причем выход входного формирователя подключен к первому входу первого триггера и к второму входу второго ключа, выход умножителя частоты подключен дополнительно к

40 вторым входам счетчика задержки и первого ключа, выход счетчика задержки подключен к своему входу разрешения установки кода и второму входу первого триггера, а выход выходного формирователя подклю45 чен к второму входу второго триггера.

1721805

50

Редактор О.Хрипта

Заказ 963 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

8xod фо,оМцР. диход

pgpHgp

Baned триггера

Зиха тРиггюРа

8»xnan

ONvg Ю

Рва о/ кщка 3

РыхЫ вгфчаи

Составитель В,Олейников

Техред М,Моргентал Корректор А.Осаулен ко