Устройство для измерения колебаний скорости механизмов
Союз Советских
Социалистических
Реслублик
G 01 P 3/68 Ibcyaaprr»»»»»»»»»»l1 комитет СССР ао лолам изобретений и открытий 1 (53) УДК 531.7; :621.31739 (088.8) Опубликовано 25.01.80. Бюллетень ¹ 3 Дата опубликования описания 25.01.80 (72) Автор изобретения И. М. Геллер (71) Заявитель Ленинградский институт точной механики и оптики (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ. СКОРОСТИ МЕХАНИЗМОВ Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для измерения колебаний угловой и линейной скорости механизмов, то есть для измерения колебаний скорости, вызываемых отдельным механизмом 5 или участком кинематической цепи. Известно устройство, содержащее генератор стабильной частоты, диски, связанные с ведомым и ведущим валом, магнитные головки, взаимодействующие с дисками, и фазометр (1). Недостаток устройства состоит в невысокой дискретности контроля, ограниченной расстоянием между головками, что снижает точность измере.. ний. Также известно устройство (2), связанное с датчиком сигналов, которое содержит последовательно соединенные фазосдвигающий блок, остронастроенный фильтр со стабильной фазочастотной характеристикой, фазометр, включающий в себя генератор и регистратор, причем сигналы с датчика поступают также непосредственно на второй вход фазометра. Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не обеспечивает высокой точности измерения колебаний скорости механизмов иэ-за того, что регистрируемая величина представляет собой сумму колебаний скорости меэанизма и его привода (ведущего звена). Целью изобретения является повышение точности измерения колебаний скорости, вызываемых отдельным механизмом или участком кинематической цепи. Для достижения этой цели в устройство дополнительно введены делитель частоты и последовательно соединенные второй дискретный датчик перемещения, связанный с ведущим звеном механизма, первый и второй ключ, фаэосдвигающий блок и логическое устройство с подключенным на его второй вход генератором импульсов, причем выход первого дискретного датчика перемещения связан с отпирающим входом первого ключа, выход которого через делитель частоты подключен к запираюи»ему входу первого и отпирающему входу второго ключей и к третьему входу логического устройства, выходь» которого соединены с управляющими входами первого фаэосдвигаюшего блока, выход второго ключа подключен к его 1476 Рассмотрим совместную работу обоих каналов. Пусть передаточное отношение контролируемого механизма i = 1. В этом случае шаг датчика Д, должен быть в несколько раз меньше шага датчика Д,. На фиг. 2, например, шаг второго датчика (диаграмма Д,) в 10 раэ меньше. шага первого датчика (диаграмма Д,). С появлением импульса на выходе первого дат35 чика начинается измерение в основном канале: блок БЗ, отсчитывает установленное на нем время t, Одновременно открывается ключ К,. Первый же импульс с датчика Д, проходит 40 ключи К,, К, и поступает на блок БЗ,, где начинается отсчет установленного ранее времеви t,. Этот интервал должен составлять часть, например, 80 o от времени. задержки, установленного на блоке БЗ,. Сигнал с выхода БЗ, поступает в логическое устройство Л. Сюда же 45 подается один из импульсов с датчика Д, в нашем примере, восьмой. Для выделения требуемого импульса установлен делитель частоты ДЧ. В логическом устройстве промежуток между приходом очередной пары сигналов Я) заполняется импульсами генератора Г. Частота генератора подбирается такой, что на выходе логического устройства получается такое же число импульсов, какое имело бы место при ь- равенстве времени измерения в обоих каналах. Указанные импульсы поступают на блок задержки БЗ,, где корректируют ранее установленное время задержки. В зависимости от оче. редности прихода сигналов на БЗ, импульсы 3 71 запирающему входу, период второго фазосдвигающего блока определяется соотношением = k-n i t,, а частота генератора — соотно л шепнем где t, — период второго фазосдвигающего блока; — коэффициент делителя частоты, установленный на делителе; п — отношение шага второго датчика к 1 шагу первого; — передаточное отношение контролируемого механизма; — постоянная составляющая периода первого фазосдвигающего блока; — частота следования импульсов генератора; f — частота импульсов, заполняютцих промежуток между входными сигналами фазометра, Перечисленные элементы образуют второй, дополнительный измерительный канал. В дополнительном канале, работающем по тому же принципу, как и основной, происходит,измерение колебаний скорости ведущего звена. Результат в числоимпульсном виде поступает в фазосдвигающий блок основного канала, где корректирует сдвиг фазы в зависимости от колебаний скорости ведущего звена. В каждом цикле измерений все процессы в дополнительном канале начинаются не раньше, чем в основном канале, а заканчиваются раньше. На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства. Последовательно соединенные дискретный датчик Д, фазосдвигающий блок, например, блок задержки сигналов БЗ,, фаэометр Ф и регистратор Р образуют основной измерительный канал. Вход датчика Д, соединен с ведомым звеном механизма, а выход — с блоком задержки БЗ, и фазометром Ф. Дискретный датчик Д,, первый ключ К, и второй ключ К,, второй фазосдвигающий блок — блок задержки БЗ,, логическое устройство Л с генератором Г, делитель частоты ДЧ образуют второй дополнительный канал. Логическое устройство Л и генератор Г представляют собой указанный выше фазометр второго канала. Рассмотрим работу устройства при отключенном дополнительном канале, то есть в режиме измерителя колебаний скорости ведомого звена. Датчик через равные интервалы перемещения (угловые или линейные) контролируемого звена вырабатывает электрические импул сы, Эти импульсы поступают на фазометр двумя путями: непосредственно и через блок задержки. В фазометре измеряется время между приходом оюредной пары импульсов: импульса, поступающего непосредственно с датчика, и предшествовавшего ему, прошедшего блок задержки. Измеренный временной промежуток пропорционален приращению перемещения за ин5 тервал задержки, то есть колебанию скорости. Действительно, в случае равномерного дви>кения. и точного подбора времени задержки рассогласование по фазе между укаэанными импульсами отсутствует, При колебаниях скорости приходу на фазометр первого сигнала, например, прошедшего через блок задержки, будет соответствовать перемещение ведомого звена на величину у=ус — у где у, — шаг датчика; Ьу — приращение перемещения за интервал задержки. В момент прихода указанного импульса начинается измерение времени (ht), которое заканчивается с поступлением второго импульса. Так как с точностью до величины второго порядка малости Ьу = у й, где у — средняя скорость контролируемого звена, то фактически измеряется приращение перемещения за интервал задержки или колебание скорости. 71147б> 5 с логического устройства либо уменьшают, либо увеличивают установленное раннее в БЗ число, определяющее время задержки. На фиг. 2 (диаграмма Л) показан интервал времени (bt ), полученный на выходе логического устройства. Длительность интервала определяется числом импульсов, заполняющих промежуток между приходом сигнала с блока задержки БЗ, и делителя частоты ДЧ. На диаграММе БЗ, показаны первоначально установленное время задержки (т,) и скорректиро ванное: t, = t, + Ы. Для предотвращения сбоя работы БЗ, выход ключа К, соединен с его запирающим входом. В результате после запуска блока по- 15 следующие импульсы с датчика уже не пройдут через ключ и не нарушат работу блока задержки. Восстановление дополнительного канала в исходное состояние осуществляется импульсом с выхода делителя частоты, открывающего ключ 2i К, и запирающего К, . Для выполнения измерений необходимо установить однозначные соотношения между параметрами входящих в устройство элементов. Одним из таких параметров является время зэдержкй 25 сигнала в блоках основного и вспомогательного каналов. Время задержки, устанавливаемое во втором канале (1,), представляет собой часть от аналогичной величины первого канала (t,) и определяется отношением шагов датчи- 3О ков и коэффициентом, набранным в делителе частоты, то есть knt, (1) где k — коэффициент деления частоты; n — отношение шага второго датчика к 35 шагу первого. С учетом передаточного отношения контролируемого механизма (i) эта формула примет вид: =knit, 40 Действительно, в этом случае частота импульсов со второго датчика при той же скорости на выходе механизма увеличится. в i раз. Для сохранения прежнего отношения t, к t, необходимо будет увеличить в i раз коэффици- 45 ент К. Что касается второй пары параметров, определяющих работу устройства — частот генераторов фазометров, то соотношение междуними при 1=1 должно быть обратно пропорци- so онэльным соотношению интервалов задержки ю (г) 2 К-7l 55 где f, и f, — частоты генератора второго канала и фазометра соответственно. б Если Ф 1, то колебания скорости ведущего звена передаются на выход с амплитудой, уменьшенной в рэз. Для учета этой ocot)ctfности число корректирующих импульсов с логического устройства должно быть уменыцсно в i раэ, что достигается уменьшением в рэз частоты генератора Г. Формулой (2) можно пользоваться при любом передаточном отношении механизма. Формула изобретения Устройство для измерения колебаний скоростИ механизмов, содержащее последовательно соединенные дискретный датчик перемещения, связанный с ведомым звеном механизма, фазосдвигэющий блок, фаэометр н регистратор, причем выход датчика связан с вторым входом фазометра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство дополнительно введены делитель частоты и последовательно соединенные второй дискретный датгик перемещения, связанный с ведущим звеном механизма, первый и второй ключ, второй фазосдвигающий блок и логическое устройство/с подключенным нэ его второй вход генератором импульсов, причем выход первого дискретного датчика перемещения связан с отпирающим входом первого ключа, выход которого через делитель частоты подключен к запирающему входу первого и отпирающему входу второго ключей н к третьему входу логического устройства, выходы которого соединены с управляющими входами первого фазосдвигэющего блока, выход второго ключа подключен к его запирающему входу, при этом период второго фэзосдвигэющего блока выбран из соотношения t, = k.n-i.t,, а частота генератора — из соотношения т. = — Х1 ФН где t, — период второго фэзосдвигающего блока; k — коэффициент деления частоты, установленный на делителе; n — отношение шага второго датчика к шагу первого; i — передаточное отношение механизма; — постоянная составляющая периода первого фэзосдвигэющего блока; — частота следования импульсов с генерэторэ; — частота импульсов, заполняющих промежуток между входными сигналами фазометрэ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании N !070839, кл. G 1 й, опублик. 1963. 2, Орнатский П. П. "Автоматические иэ1 мерения и приборы" К., "Виша школа, 1973, с. 400 — 401 (прототип). 711476 Составитель М. Хаустов Техред Н.Ковалева Редактор Л. Бибер Заказ 9001/31 Тираж 1019 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Корректор Ю. Макаренко Подписное
