Устройство для контроля и регистрации показателей работы транспортных средств
4ЬФИк.--1gy445oCO
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН Ия
К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистииеских
Республик (684574 (61 Дополнительное K авт. cBH -вх . (22) Заявлено 18.04.77 (21) 2476126, 18-24 с присоединением заявки №-(511 М. Кл.-
6 07 С 5 1О
Госудврстввиный квмктвт
СССР оо делан каобрвтенкй и открытый (23) Приоритет—
О .х бликовано 05.09.79. Бюллетень ¹ 33 (53) УДК 621.317 (088.8) Дата опубликования описания 15.09.79 (72) Авторы изобретения
П. М. Чеголин, В. Е. Ki конин и Н. И. Полуэктов
Институт технической кибернетики AH Белорусской CCP (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕГИСТРАЦИИ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНЪ|Х СРЕДСТВ
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к. системам для преобразования и обработки информации (в реальной масштабе времени) при испытании транспортных машин в дорожных условиях. Кроме того, оно может быть использовано в стационарных условиях для обработки информации, зарегистрированной на магнитных носителях или поступающей от датчиков, установленных на объекте исследования.
Известно устройство для регистрации информации на магнитный носитель в ходе испытаний объекта в дорожных условиях и последующей обработки этой информации в стационарных условиях, содержащее три датчика, блок магнитной записи на борту автомобиля, бортовой источник питания, а также блок воспроизведения, спектроанализ и фотоприставку (1).
Достоинство этого устройства заключается в возможности всестороннего анализа информации об испытываемом объекте в стационарных условиях, недостаток — в отсутствии возможности ее экспресс-анализа в реальном масштабе времени и опеоативного управления ходом испытаний объекта.
Наиболее близко к предлагаемому устройство для контроля и регистрации показателей работы транспортных средств, содержащее датчики. выходы которых подклк чены к первым входам измерительных блоков управления (2).
Недостатком известного устройства явtp ляется низкая точность измерения. Зто обусловлено тем, что в нем проводится статическая тарировка, которая в случае отличия динамической характеристики устройства от статической приводит к значительным погрешностям, особенно в высокочасToTHblx диапазонах. Кроме того, при последовательном анализе вибраций по частот.ным полосам появляется методическая ошибка, обусловленная трудностью совпадения одинаковых условий эксперимента от заезда щ к заезду. Такая же ошибка появляется и при последовательном анализе вибраций в различных направлениях (вертикальном, продольном и поперечном) для одной точки объекта.
684574
Цель изобретения.-- повышение точности устройства. !
1оставленная цель достигается тем, что в у<. тройство введсны генератор фиксированш>1Х частот, формирователь эталонных сигналов, переключатель, анализатор сигналов
5 и олок управления. Выход генератора фиксированных частот подключен через формирователь эталонных сигналов ко вторым
Входам измерительHhfx блоков, третьи вхо:1hl и первые выходы которых соединены соотВетствеHHo с выходами и Входами блока управления. Втopf>f(. выходы измерительных блоков подключены через переключатель ко входу анализатора сип<ялов.
Каждый измерительный блок содержит тс пзоусилитель, блок г<ерегрузки. реле време15
Hfl и lf)ITb IBdCTOTflhIX Каналов, ВХОДЫ КОТОрых сосдинены с выходоч тс нзоусилителя и блоком перегрузки. Каждый частотны и канал содержит последовательно соединенные полосовой фильтр, ус1(лптс ll>, детектор, квад!)атор, преобразователь «напряжение — частота», элемент И, ряс<пиритель импульсов, усилитель мопцц)сти и счетчик, выход детектора импульсон, усилптсль мощности и счетчик, выход. детектора каждого канала соединен со Входом б.н)ка пеы регрузки, второй Вх, ., . Ical(HTd И каждого канала соединен с выходом реле врсмс ни.
Вход тецзоусилителя, входы частоlflhH(как).ц)В, Вхоj реле времени и выходы с IUTчиков соединеHhf соответствеш<о с первым, Вторыч, третьим Входами и выходом измерите.fl>»of блока.
На фиг. представлсна структурная электрическая схема системы f MIIOI 0KB Hd, fhHOf O H3M(. pff !(BI! HOf 0 яр иб»ра; на фиг. 3 приведены -)пк)ры напряжений генератора фиксированных часгот и формирователя эталонных сигна,)ов, выпол- 4() няющих динамическую тарировку устройства. Устройство (фиг. 1) содержит три датчика 1, три измерительных блока 2, блок 3 управления, генератор 4 фиксирован11ых частот, формирователь 5 эталонных сигналов, переключатель 6 и анализатор 7 сигналов. Переключатель 6 ичсет три входа 8 — 10 и общий Bbfxoд, причеч выход генератора 4 подключен ко входу формирователя 5, каждый измерительный блок 2 одним из своих выходов соединен через переключатель 6 со входом анализатора сигналов 7, другим — со входом блока управления 3, три выхода которого соединены с управляющими входами измерительных блоков 2, информационный вход каждого из которых соединен со своим датчиком 1, а тарировоч)гь<й вход — с соответствующим выходом формирователя эталонных сигналов 5. Датчик 1 преобразует механическую величину (ускорение, скорость, деформацию и т. д.) узлов и деталей транспортной машины в электрический сигнал. Измерительный прибор 2 обеспечивает усиление этого сигнала на несущей частоте, фильтрацию, преобразование и обработк) его в пяти частотных (октавных) каналах со среднегеометрическими значениями частот 1, 2, 4, 8 и 16 гц, а также реги<"1рацию результата измерения в hd ibad<) i канале на свой электромеханичесhèé счс Tчик. В состав каждого измерительного прибора (фиг. 2) входит тензоусилнтель 11, вход которого соединяется с датчиком 1, а ВыхОд — co Bxold ми пяти >1(1(.тот ных ка на лов и с общим индикатором перегрхзки 12. Каждый частотный канал содержит последовательно соединенные между собой полосоной (октавный) фильтр 13, настроенный <. Bolo частотну Io ff0,"oo > . >, «и. I I IT(>. Ih 14. дегектор !5, квадратор 16,преобразователь «напряжение — частота» 17> элемент И 8, расширитель импульсов 19, усилитель мощности 20 и счетчик 2!. Кроме того, етектор ! 5 своим выходом соединеH с индик fopoif перегрузки 22. !)слс Времени 23 вхо то)1 24 соединено с блоком управления. Выход Времени соединен со Вторыми Входами элементов И !8 частотных каналов. Выход каж1огo пол(ивового фильтра 13 соединен с клемм)ой 26, и цифрой 27 обозначен дополнительный Вх()д измерительного блока. Блок 3 управления предназначен для привязки измерительных блоков 2 к единому началу отсчета, их балансировки, установки «нулей» и контроля питающffx. напряжеHf1 H, Блок динамической тарировки вырабатывает электрический сигнал, по форме совпадающий с напряжением, получаемым на выходе тензоусилителя 11 (фиг. 3) при работе. Он состоит из генератора, вырабатывающего синусоидальные колебания с фиксированными частотами (сигнал 25, фиг. 3) на 1, 2, 4, 8 и 16 Гц, и формирователя эталонного сигнала, вырабатывающего эталонныи сигнал (сигнал 26, фиг. 3). Выход формирователя соединяется с тарировочным входом каждого измерительного блока. Применение блока динамической тарировки позволяет повысить точность измерения благодаря учету всех факторов, влияющих на передаточную характеристику измерительных трактов прибора. Анализатор 7 электрических сигналов предназначен для анализа исследуемых электрических сигналов и измерения их параметров. Он состоит из дискретного 684574 осциллографа и устройства для измерения дифференциального закона распределения. Устройство работает следуюшим образом. При движении транспортного средства датчики 1 вырабатывают электрические сигналы, амплитуда которых изменяется в зависимости от изменения измеряемой величины. Эти сигналы поступают на измерительные блоки 2, в каждом из которых (фиг. 2) сигнал подается на тензоусилитель 11. Этот сигнал усиливается тензоусилителем 11 на несущей частоте, демодулируется им и подается на полосовые фильтры 13, настроенные на соответствуюшие октавные полосы. Выделенные полосовыми фильтрами полезные сигналы усиливаются на несущей частоте усилителями 14 и подаютсн на детекторы 15. В качестве детекторо" используется двухполупериодные выпрямители. Выпрямленные сигналы с детекторов 15 подаются на квадраторы 16 (варисторы с квадратичной вольт-амперной характеристикой), а затем на преобразователи «напряжение-частота» 17. На выходе преобразователей формируется импульсная последовательность, частота следования импульсов которой изменяется в соответствии с изменением амплитуды сигнала на их входах. Эти импульсы проходят через элементы И 18 (при наличии разрешающего потенциала с реле времени 23) на входы расширителей импульсов 13. Расширенные импульсы далее усиливаются усилителем мощности 20 и подсчитываются счетчиком 21 в десятичной системе счисления. Реле времени 23 определяет длительность измерения. Кроме того, сигналы с тензоусилителя 11 и с детектора 15 подаются на индикаторы перегрузки 12 и 22, пороги срабатывания которых выбираются в соответствии с динамическими амплитудными диапазонами тензоусилителя и частотных каналов. При превышении порога срабатывания индикаторов перегрузки загорается соответствующий светодиод, сигнализирующий о перегрузке. Результаты измерений регистрируются на счетчиках 21 в десятичной системе счисления. Зарегистрированные числа пропорциональны интегралу от квадрата значения измеряемого параметра в данном частотном канале г 2г где N — показания -того счетчика; ʄ— тарировочный коэффициент; Т вЂ” время измерения; х (t) — измеряемый параметр. В совокупности показания счетчиков 21 измерительного блока 2 характеризуют качественное распределение энергии (спектр мощности) исследуемого параметра в частотных октавных полосах со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 8 и 16 гп. Работает тарировочное устройство следующим образом. Напряжение одной из фик5 16 1S эе ЗЭ зз 49 39 S$ сированных частот (1, 2, 4, 8 пли 16 гц) от генератора 4 спнусоидальных колебаний поступает на формирователь 5 эталонных сигналов, который вырабатывает прямоугольные импульсы типа меандр без постоянной составляющей. Амплитуда этих импульсов пропорциональна амплитуде входного синусоидального сигнала, а фаза напряжения 26 (фиг. 3) изменяется скачком на 180 при переходе синусоиды через нуль. Амплитуда сигнала на выходе формирователя 5 регулируется изменением амплитуды синусоидального сигнала генератора 4. Зная чувствительность используемого датчика 1, можно проградуировать значения эталонного сигнала в единицах измеряемого параметра, что позволяет тарпровать измерительные блоки 2. Тарировку измерительных блоков 2 выполняют после рабочего заезда, при одном и том же усилении. Она заключается в задании ряда значений амплитуды тарировочного сигнала на входе многоканального устройства и снятии показаний счетчиков 21, соответствующих этим амплитудам. Тарировка может проводится в полном объеме, когда снимается тарировочная характеристика во всем динамическом диапазоне для каждого из пяти каналов измерительного блока, или в частичном объеме, когда тарировочная кривая строится в ограниченной области динамического диапазона по нескольким точкам. При этом передаточная характиристика каждого канала измерительного блока не обязательно должна ïðîõîдить через начало координат. Обычно нет необходимости снимать полную тарировочную характеристику во всем динамическом диапазоне амплитуд. Достаточно снять участок характеристики в области рабочих амплитуд. В этом случае оператор устанавливает на генераторе 4 синусоидальных колебаний одну из фиксированных частот (например, гц), задает какоелибо значение амплитуды эталонного сигнала, включает измерительный блок 2 на время, равное времени рабочего заезда, и делает отсчет показаний по счетчику 21. Задавая несколько значений амплитуд эталонного сигнала, получают ряд отсчетов на счетчике 21. По этим данным строится участок тарировочной кривой. Используя эту кривую, и отсчет, полученный во время рабочего заезда для этого же частотного диапазона (1 гц), определяют значение измеряемой физической величины. Аналогично посту пают при снятии тарировочной кривой и определении результата измерений для остальных частотных каналов. Анализатор 7 сигналов позволяет расширить возможности таких систем по исследованию процессов в деталях и узлах транспортных машин. С помощью переключателя 684574 6 <)il может н<н)чер«д!Го пс>дкл(очаться к Выход !м <ч, с.), и !0 II3xlcJ>III (л»ных блокОВ. Б ;I I ill lI i! 3 (1 I () J)(7 (. II!31(1.1 .В Н (1 ч ял (. Пода(>ТСЯ kl3 (> IIII II!1<>ÃJ) 3 ($>. 1 1(10л юд(lя (. ГО 113 экра Н(., ()Il(. ратор но>(бир(1 T такое усиление, чтобы совместнт»,iiii3(!нчсскнй диапазон исследуемс>п> сип!яля с,(ннамнческнм диапазоном устJ)<>i!< тня для измерения дифференциальl l(> i <) з(1 к< < на 1)(1 Il J>(.,1<. . 1(IIkl kI, (1 33TE ы Ilодк:110 Iя(! Н<>(„I L . (IIII!! KO I)X<).IX 3 пал изаторя. MD (>h()ii :.) к О н О м н ч е с к и и э (1) ф с и 1 с ) 1 и с и О л 1> 3 О В 3ння прсдложенного устройства Обусловлен уK3331111»lxlkl выше I(> è хничсскими преимх ществямн. Фо/).(1
1. Устройство для контроля и регистрации показателей работы транспортных с;>едств, содержа!цес датчики, выходы котор»ix подключены к первым входам измерительных блоков, отяичиющееся тем, что, с цел»к) повышения точности устройства, в него вве.iåны генератор фиксированных часTOT, (hОрмирователь эталонных сигналов, переключатель, анализатор сигналов и блок управления, выход генератора фиксированIhIx !астот подключен через формироваT(X1» Э Гя. l() II H»IX Си(Н(1лОВ КО BTOpbi M Входа м измерительных блоков, третьи входы и перВые выходы которых сое.(инсны соответственно с выходами и Входами блока управления, вторые выходы измерительных блоков подключены через переключатель ко входх яна lнз3ТОр3 сиГналов. 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, каждый измерительный блок содержит тензоусилнтели, блок перегрузки, реле времени и пять частотных каналов, входы ко4О торых соединены с выходом тензоусилителя k! блоком перегрузки, каждый частотный канал содержит последовательно соединенные полосовой фильтр, усилнтель, детектор, квадратор, преобразователь «напряжение-частота», элемент И, расширитель импульсов, усилитель мощности и счетчик, выход детектора каждого канала соединен со входом блока перегрузки, второй вход элемента И каждого канала соединен с выходом реле времени, вход тензоусилителя, 20 входы частотных каналов, вход реле времени и выходы счетчика соединены соответственно с первым, вторым, третьим входами и выходами измерительного блока. Источники, информации, принятые во вни мание при экспертизе 1. Вил»с!ерт К. И. и др. Некоторые вопросы статистического анализа колебаний автомобиля. «Автомобильная промышленность» № 4, 1965. 2. Заявка № 2347609/18-24, С) 07 С 5/10> l2.04.76, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства. 684574 25 иг. Составитель Г. Антонова Редактор Б. Федотов Техред О. Луговая Корректор Ю. Макаренко Заказ 5292/45 Тираж 669 Подписное ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ПП П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
