RU24553U1 - Регистратор измерительных сигналов и их характеристик - Google Patents

Description

Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована при создании многоканальных устройств сбора, обработки и регистрации результатов измерений.

Известны регистраторы измерительных сигналов - аналоги предлагаемой полезной модели. Так, известно «Записывающее устройство согласно пат. США № 5091737, кл. 15/18, 1992 г., в котором входные аналоговые сигналы превращаются в двоичный код с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и далее записываются на магнитную ленту. Его недостатки - низкая информативность и недостаточное удобство в эксплуатации вследствие использования ленточного магнитного регистратора.

Известен также регистратор фирмы Medana («Chem-Anlag., Vertahren, 1989 г., № 12, ФРГ или РЖ «Метрология и измерительная техника № 12, 1990 г., мат. 12.32.107). В нем запоминание результатов измерений производится на гибких или жестких магнитных дисках в стандартах, позволяюпщх использовать процессоры и мониторы ПЭВМ, соответственно, для обработки и отображения данных. Это расширяет возможности прибора. К его недостаткам относится малое время записи -до 0,5 часа.

МУ/ в

Известен также «Аппаратно-программный комплекс долговременного сбора, регистрации, хранения и первичной обработки сигналов («Автометрия № 2, 1994 г.). Комплекс построен на базе ПЭВМ типа ВМ PC/AT с установленными в нее платами АЦП и генератора точного времени. Запись данных производится на магнитный диск. К его недостаткам относится ограниченные возможности программного обеспечения.

Известен также регистратор типа 4200 фирмы «Eurotherm Chessel, Италия (РЖ «Метрология № 8, 1993 г.). Устройство содержит обрабатывающий блок и цветной графический регистратор. К его недостаткам относится малое число измерительных каналов (до 8).

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является «Многоканальный комплекс измерений MIC-400 фирмы «Мера (см. каталог изделий нучно-производственного предприятия «Мера, г.Королев Московской обл., Россия, 2001 г.).

Структурная схема комплекса представлена на фиг.Ь Комплекс содержит модуль 1 для виброизмерений, модуль 2 для тензоизмерений, модуль 3 для терморезисторов, модуль 4 для термопар, модуль 5 для измерения токовых параметров, модуль 6 для измерения электрических напряжений и модуль 7 дискретного вводавывода, а также шину 8, контроллер 9, процессор 10, дисплей 11 и регистратор 12. Измерительные модули 1,2...7 своими входами подсоединены к источникам информации (датчикам), соответственно, 13,14... 19, а выходами параллельно подключены к шине 8, своим входом управления подключенной к контроллеру 9, а информационным выходом - к процессору 10, одним своим выходом связанному с контроллером 9, а другим выходом параллельно подключенному к дисплею 11 и накопителю данных 12. В качестве

последнего могут использоваться накопители на жестком магнитном диске (ЖМД), на гибком магнитном диске (ГМД) или на FLASHпамяти (без механических элементов). Все входные измерительные модули 1.. .7 - многоканальные.

Комплекс работает следующим образом. Сигналы от источников информации 13... 19 проходят через свои измерительные модули 1...7, где они нормализз отся по величине, коммутируются и превращаются в двоичный код или частотно-модулированный сигнал (ЧИМ), при этом частота опроса аналоговых сигналов и структура выходного кода или ЧИМ-сигнала определяется контроллером 9, управляемым процессором 10. Выходной код от шины 8 поступает на вход процессора 10, где он поканально подвергается разнообразной обработке: приводится к физическим единицам параметра, фильтруется по частоте, сравнивается с аварийными уставками и др. Широкополосные, в частности, вибрационные сигналы, кроме того, могут подвергаться в процессоре 10 спектральному, корреляционному и вероятностному анализу. Обработанные измерительные сигналы, а также их спектральные, корреляционные и вероятностные характеристики отображаются на дисплее 11, а также запоминаются в накопителе 12.

К недостаткам измерительного комплекса MIC-400 относится невозможность измерения числа оборотов, особенно в современной постановке, когда надо без переключения поддиапазонов обеспечивать измерение частот, изменяющихся в широких пределах. Практически это бывает необходимо, например, при отработке авиационных двигателей, когда частоты вращения могут меняться от сверхнизких до очень высоких. Отсутствие числа оборотов, кроме ущерба в «номенклатуре измерений, затрудняет спектральный анализ, когда

надо, например, сравнивать спектральный состав с частотами вращения тех или иных валов.

Задача состоит в том, чтобы обеспечить измерение числа оборотов в широком диапазоне частот вращения, без переключения поддиапазонов, с возможностью отслеживания быстрых изменений высоких частот и точного измерения сверхнизких частот. Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в регистратор измерительных сигналов и их характеристик, содержащий модули для измерения вибраций, тензоизмерений, терморезисторов, термопар, токовых параметров, электрических напряжений и дискретных параметров (дискретного ввода-вывода), своими входами соединенные с соответствующими источниками измерительных сигналов (датчиками), а выходами параллельно подключенные к шине, своим входом управления подсоединенной к контроллеру, а информационным выходом связанной с входом процессора, чей первый выход подключен к входу контроллера, а второй выход параллельно подсоединен к входам дисплея и накопителя данных, введен модуль для измерения числа оборотов, своим входом подключенный к датчику оборотов, а выходом - к шине, и реализованный на основе «Способа измерения частоты импульсов согласно патенту RU № 2173857, МПК7 кл. GOIR 23/00, 2001 г.

Сопоставительный анализ заявленного технического решения и наиболее близкого аналога показывает, что оно отличается от известного тем, что в него введен модуль для измерения числа оборотов, своим входом подключенный к датчику оборотов, а выходом - к шине, и реализованный на основе «Способа измерения частоты импульсов согласно патенту RU JV 2173857, МПК кл. GOIR 23/00, 2001 г.

Указанные отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию новизна. Признаки, отличающие заявленное тех.решение от наиболее близкого аналога, не выявлены в других тех.решениях при изучении данной и смежных областей техники. Они позволяют измерять новый важный параметр число оборотов вала, при этом получать новое качество: способность без переключений измерять числа оборотов в широких пределах и оперативно отслеживать изменения высоких, средних и низких частот враш;ения валов во времени, обеспечивая высокую точность измерений. Это доказывает соответствие заявленного тех. решения критерию «существенные отличия.

В иллюстрациях приведены следующие графические изображения:

Фиг. 1 - структурная схема наиболее близкого аналога;

Фиг.2 - структурная схема заявленного тех. решения.

Предлагаемый регистратор содержит модули для виброизмерений 1, тензоизмерений 2, терморезисторов 3, термопар 4, токовых параметров 5, электрических напряжений 6, числа оборотов 20 и модуль 7 дискретного ввода-вывода. Модули 1...7 и 20 своими входами подсоединены к источникам информации, соответственно, 13...19 и21, а выходами параллельно подключены к шине 8, которая своим входом управления соединена с контроллером 9, а информационным выходом связана с процессором 10, одним своим выходом подсоединенным к контроллеру 9, а другим выходом параллельно подключенным к дисплею 11 и накопителю данных 12. Дисплей 11 может быть реализован на основе кинескопа или жидкокристаллического экрана. В качестве накопителя 12 могут использоваться стандартные накопители на жестком магнитном диске (ЖМД), или на гибком магнитном диске (ГМД), или на FLASnпамяти (если нежелательны механические элементы). Все входные измерительные модули 1.. .7 и 20 - многоканальные.

Регистратор работает следующим образом. Измерительные сигналы от источников информации (датчиков) 13... 19 и 21 нроходят через свои модули, соответственно, 1...7 и 20, где они нормализуются по величине, коммутируются и превращаются в двоичные коды или частотно-модулированные сигналы (ЧР1М), по входам 13... 18 отображающие величину параметра, по входу 19 - моменты и факт прохождения дискретных сигналов, а по входу 21 - количество М периодов измеряемой частоты (числа оборотов) в пределах образцового интервала времени, а также моменты начала NH и конца NK образцового интервала времени Тоб TO(NK - NH). По этим данным процессор 10 подсчитывает число оборотов (частоту импульсов)Р по формуле:

Р М/Тоб М/То(Мк-Мн)

где TO - период следования эталонных меток времени, заполняющих образцовый интервал. Модуль числа оборотов 20 построен по 2-му варианту реализации «Способа измерения частоты импульсов (см.описание к патенту RU 2173857, МПК7 кл. G01R 23/00, 2001 г.). Он содержит последовательно соединенные кварцованный генератор эталонных меток времени, программируемую логическую матрицу (ПЛМ), собственную шину и микропроцессор, чей выход через шину 8 связан с процессором 10 заявляемого регистратора. Выход источника информации 21 подключен ко 2-му входу программируемой матрицы. Отличительной особенностью модуля 20 является способность адаптирования к частоте входных импульсов и привязка границ образцового интервала времени к этим импульсам с дискретностью TQ.

-6-Sw /m

Благодаря этому удается с высокой точностью определять числа оборотов и отслеживать их изменения в широком диапазоне частот. Более подробно о работе модуля измерения числа оборотов 20 можно узнать из описания к патенту RU № 2173857.

Структура кодов на выходе шины 8 определяется контроллером 9, управляемым процессором 10. В процессоре 10 кодированная входная информация подвергается разнообразной обработке: приводится к физическим единицам параметра, фильтруется по частоте, сравнивается с аварийными уставками и т.п. Широкополосные (вибрационные) сигналы могут подвергаться спектральному, корреляционному и вероятностному анализу, с учетом измеренных чисел оборотов. Обработанные измерительные сигналы, а также их характеристики отображаются на дисплее 11 в виде графиков, таблиц, номограмм и т.п., а также запоминаются в накопителе 12, в результате чего образуется машинный архив результатов измерений и их характеристик.

Заявленный регистратор реализован в виде моноблока с габаритами 465x435x200 мм, на передней панели которого расположен ЖК-дисплей 10,4 и органы управления, а сзади размещены измерительные модули. Модуль измерения числа оборотов выполнен в 8-канальном варианте на базе процессора ADSP 2186 и ПЛМ серии FLEX8000 и работает в диапазоне частот от 0,01 Гц до 100 кГц., с погрешностью от 0,001% до 0,01%.

Заявленная полезная модель обладает следующимим преимуществами по сравнению с наиболее близким аналогом:

a)способностью измерять числа оборотов в широком диапазоне частот вращения валов с высокой точностью;

.8

с) ВОЗМОЖНОСТЬЮ сопоставлять числа оборотов с результатами спектрального анализа вибраций и выявлять оборотные и субоборотные частоты вибраций.

Экономический эффект в настоящее время оценить

затруднительно. Заявитель: Генеральный директор Д предприятия «Мера и ( Авторы:

loo.t о-производственное И.А.Потапов Ч/ З.а.0( И.А.Потапов .Н.ПОПОВ /3. . (/ Е.А.Кузнецов . /2. о

Claims (1)

1. Регистратор измерительных сигналов и их характеристик, содержащий модули для измерения вибраций, тензоизмерений, терморезисторов, термопар, токовых параметров, электрических напряжений и дискретных параметров, своими входами соединенные с соответствующими источниками измерительных сигналов (датчиками), а выходами параллельно подключенные к шине, своим входом управления подсоединенной к контроллеру, а информационным выходом связанной с входом процессора, чей первый выход подключен к входу контроллера, а второй выход параллельно подсоединен к входам дисплея и накопителя данных, отличающийся тем, что в него введен модуль для измерения числа оборотов, своим входом подключенный к датчику оборотов, а выходом - к шине, содержащий последовательно соединенные кварцованный генератор эталонных меток времени, программируемую логическую матрицу, собственную шину и микропроцессор, при этом входом модуля является второй вход программируемой логической матрицы, а выходом - выход микропроцессора.