SU1237926A1 - Устройство дл измерени параметров вибрации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области вибрационных измерений и испытаний. Цель изобретени  - повышение точности измерени  и быстродействи  устройства дл  измерени  параметров вибрации. Устройство отличаетс  введением в него преобразователей амплитуды ускорени  и частоты в код и дополнительных блоков пам ти. Кроме того, в устройстве преобразователи амплитуды ускорени  и частоты в код выполнены в виде двух компараторов, св занных через элементы И и НЕ, счетчика, регистра сдвига и микропроцессора. Устройство позвол ет производить динамическую коррекцию амплитудно-частотной характеристики системы усилитель мошности - вибратор в течение одного полупериода колебаний и автоматическую калибровку вибродатчика. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л ьо со со а:

Description

Изобретение относитс  к вибрационным измерени м и испытани м, а именно к устройствам дл  измеренпл параметров вибрации и обработки результатов с помощью вычислительной техники.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  параметров вибрации путем автономной калибровки устройства с запоминанием разностного сигнала в пам ти , что позвол ет измерить параметры вибрации с высокой точностью в течение одного полупериода.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства дл  измерени  параметров вибрации; на фиг. 2 - блок-схема преобразователей амплитуды ускорени  и частоты в код.

тактового генератора 24, элемента НЕ 25, двух элементов ИЛИ 26 и 27 и элемента ИЛИ 28, счетчика 29, регистра 30 сдвига, микропроцессора 3 и триггера 32, причем сигнальные входы компараторов 22 и 23 соединены между собой и служат входом преобразователей 13 и 15, выход первого компаратора 22 соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 26, к второму входу которого через элемент ИЛИ 28 подключен 10 выход второго компаратора 23, первый вход второго элемента ИЛИ 27 соединен с выходом триггера 32, а второй вход - с выходом второго компаратора 23, третьи входы первого и второго элементов ИЛИ 26 и 27 соединены между собой и подключены к тактоУстройство дл  измерени  параметров 5 вому генератору 24, выход первого элемента вибрации содержит вибратор 1, на столе ко-ИЛИ 2(J соединен с первым входом счетчиторого размещен вибродатчик 2, задающий генератор 3, подключенный через последовательно соединенные первый делитель 4 нака 29 и первым входом триггера 32, выход второго элемента ИЛИ 27 соединен с входом регистра 30 сдвига, первый выход которого

пр жени  и усилитель 5 мощности к виб- JQ подключен к управл ющему входу элемента ратору 1, второй делитель 6 напр жени ,ИЛИ 28, второй вход соединен с первым

вход которого соединен с задающим генератором 3, оптический квантовый генератор 7, фотоприемник 8, подключенный через блок 9 двойного дифференцировани  к переключателю 10, основной процессор 11, формиро- 25 мента ИЛИ 28, выход которого подключен ватель 12 нулевого и единичного уровнейк второму входу микропроцессора 31.

сигнала, преобразователь 13 частоты в код,

сигнальный вход которого соединен с выхо-Устройство дл  измерени  параметров

дом второго делител  6 напр жени , сумма-вибрации работает следующим образом,

тор 14, к одному входу которого подклю-Задающий генератор 3 генерирует сину ен выход переключател  10, а к другому 30 оидальный сигнал, частота которого может

входом микропроцессора 31, а третий вход регистра 30 сдвига соединен с вторым входом триггера 32 и вторым входом счетчика 29, выходы которого соединены с входами элевходу подключен выход вибродатчика 2, преобразователь 15 амплитуды ускорени  в код, сигнальный вход которого соединен с выходом сумматора 14, первый блок 16 пам ти , информационный вход которого соедиплавно измен тьс  со временем. Этим сигналом возбуждаетс  вибратор 1, который преобразует электрический сигнал в механическую вибрацию, ускорение которой измер етс  вибродатчиком 2. Последний преднен с одним выходом преобразовател  1335 .. собой пьезоэлектрический акселечастоты в код, входы считывани  и пере-рометр, на выходе которого выдел етс  элекзаписи первого блока 16 пам ти и нреоб-трический сигнал, пропорциональный ускоразовател  15 амплитуды ускорени  в кодрению вибрации. Точность измерени  вибсоединены между собой первой щиной 17

рации зависит от амплитудно-частотной

передачи данных, второй блок 18 пам ти, до характеристики тракта усилитель о мощ- входы считывани  и перезаписи которогоности - вибратор 1, котора  имеет на отсоединены второй шиной 19 передачи данных

с входами считывани  и перезаписи преобразовател  13 частоты в код, и третий блок 20 пам ти, информационный вход которого соединен с выходом преобразовател  45 13 частоты в код, входы считывани  и переза писи третьего блока 20 пам ти и основного процессора 11 соединены между собой третьей щиной 21 передачи данных, выход преоб- |)азовател  15 амплитуды, ускорени  в код

дельных частотах резонансы и антирезонан- сы, а также от нестабильности коэффици ента передачи вибродатчика 2.

Чтобы исключить эти HorpeiJiHocTH, в устройстве используетс  автоматическа  коррекци  при измерении ускорени  на каждой частоте, причем с высоким быстродействием в течение одного полупериода колебаний.

В пам ти основного процессора 11 заложено математическое обеспечение, програмсоединен с информационным входом основ-мы которых управл ют работой преобразова

ного процесора 11, управл ющий вход кото-телей 15 и 13 и вычислением результа-а.

рого соединен через переключатель 10 с формирователем 12 нулевого и единичного уровИзмерение частоты и амплитуды вибрации осуществл етс  двум  этапами, ней сигнала.На первом этапе переключатель 10

Кроме того, в устройстве дл  измерени  55 (фиг. 1) устанавливают в положение, при параметров вибрации преобразователи 15котором к управл ющему входу основного

и 13 амплитуды ускорени  и частоты в код выполнены из двух компараторов 22 и 23,

процессора 11 подключаетс  нулевой выход формировател  2 нулевого и единичного

тактового генератора 24, элемента НЕ 25, двух элементов ИЛИ 26 и 27 и элемента ИЛИ 28, счетчика 29, регистра 30 сдвига, микропроцессора 3 и триггера 32, причем сигнальные входы компараторов 22 и 23 соединены между собой и служат входом преобразователей 13 и 15, выход первого компаратора 22 соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 26, к второму входу которого через элемент ИЛИ 28 подключен выход второго компаратора 23, первый вход второго элемента ИЛИ 27 соединен с выходом триггера 32, а второй вход - с выходом второго компаратора 23, третьи входы первого и второго элементов ИЛИ 26 и 27 соединены между собой и подключены к тактовому генератору 24, выход первого элемента ИЛИ 2(J соединен с первым входом счетчи подключен к управл ющему входу элемента ИЛИ 28, второй вход соединен с первым

мента ИЛИ 28, выход которого подключен к второму входу микропроцессора 31.

входом микропроцессора 31, а третий вход регистра 30 сдвига соединен с вторым входом триггера 32 и вторым входом счетчика 29, выходы которого соединены с входами элеплавно измен тьс  со временем. Этим сигналом возбуждаетс  вибратор 1, который преобразует электрический сигнал в механическую вибрацию, ускорение которой измер етс  вибродатчиком 2. Последний пред .. собой пьезоэлектрический акселерации зависит от амплитудно-частотной

характеристики тракта усилитель о мощ- ности - вибратор 1, котора  имеет на отдельных частотах резонансы и антирезонан- сы, а также от нестабильности коэффици ента передачи вибродатчика 2.

Чтобы исключить эти HorpeiJiHocTH, в устройстве используетс  автоматическа  коррекци  при измерении ускорени  на каждой частоте, причем с высоким быстродействием в течение одного полупериода колебаний.

В пам ти основного процессора 11 залопроцессора 11 подключаетс  нулевой выход формировател  2 нулевого и единичного

уровней сигнала, а к одному из входов сумматора 14 - выход блока 9 двойного дифференцировани .

При этом на управл ющий вход основного процессора 11 поступает нулевой сигнал от формировател  12, разрешающий запись данных в блок 20 пам ти. Электрический сигнал от задающего генератора 3 через делитель 6 напр жени  поступает на вход преобразовател  13, измер ющего и преобразующего частоту задающего генератора в цифровой код. При этом первым срабатывает компаратор 22 (фиг. 2), имеющий более нижний порог срабатывани , и открывает трехвходовой элемент ИЛИ 26. Импульсы тактового генератора 24 начинают заполн ть счетчик 29. Этот процесс происходит до тех пор, пока величина напр жени  с генератора 3 (фиг. 1) не достигнет порога срабатывани  второго компаратора 23 (фиг. 2). При срабатывании компаратора 23 сигнал с его выхода через элемент НЕ 25 закрывает трехвходовой элемент ИЛИ 27, через который импульсы с тактового генератора 24 начинают поступать на вход регистра 30 сдвига.. Сигнал с второго выхода регистра 30 сдвига производит перезапись данных счетчика 29 в микропроцессор 31. В аккумул тор этого микропроцесора посто нно записывают определенное число из блока 18 пам ти (фиг. 1). Управл ющим сигналом с третьего выхода регистра 30 сдвига производитс  математическа  операци  делени  числа аккумул тора на число, занесенное в регистр микропроцессора 31 преобразовател  13. Сигнал с второго выхода регистра 30 сдвига устанавливает в начальное состо ние счетчик 29, триггер 32, который закрывает элемент ИЛИ 27 от прохождени  импульсов от тактового генератора 24 и останавливает работу регистра 30 сдвига.

Таким образом, преобразователь 13 выдает данные частота-код,  вл ющиес  адресами  чеек блока 34 пам ти, в которых записаны определенные числа дл  измерени  преобразователем 15 амплитуды и  чеек блока 18 пам ти, дл  записи разностного сигнала во врем  коррекции при измерени х амплитуды ускорени  вибрации.

На входы сумматора 14 подаютс  сигналы от вибродатчика 2 и от блока 9 двойного дифференцировани  (фиг. 1).

Сигнал от вибродатчика 2 пропорционален ускорению вибрации стола вибратора 1. Сигнал на выходе блока 9 также пропорционален ускорен11Ю вибрации, но сформирован он путем бесконтактного измерени  абсолютных переме цений поверхности вибродатчика 2. Дл  этого луч от оптического квантового генератора 7 направл ют на зеркало , расположенное на поверхности вибродатчика 2. При вибрации отраженный от зеркала луч перемен1аетс  в пространстве и эти перемещени  измер ютс  позиционно-чувст- вительным фотоприемником 8. На выходе

0

5

фотоприемника 8 выдел етс  сигнал, пропорциональный размаху перемещени  поверхности вибродатчика 2. После д.войного дифференцировани  в блоке 9 этот сигнал пропорционален абсолютному значению ускорени  вибрации поверхности вибродатчика 2.

Сигналы с вибродатчика 2 и выхода блока 9 поступают на входы сумматора 14, выполненного по схеме дифференциального усилител . Полученна  разность сигналов подаетс  на вход преобразовател  15 амплитуды ускорени  в код. Работа преобразовател  15 аналогична работе преобразовател  13, но на его выходе формируетс  код измеренного значени  ускорени  вибрации или код сигнала коррекции.

Кроме того, в аккумул тор пам ти микропроцессора преобразовател  15 на каждой частоте измерени  записываютс  числа, пропорциональные этой частоте из пам ти блока 16 по адресам, указанным преобразователем 3 частоты в код. Затем данные преобразовател  15 амплитуды ускорени  в код переписываютс  основным процессором 1 в пам ть блока 20 по адресам, указанным преобразователем 13 частоты в код.

Преобразователь 3 частоты в код после измерени  частоты сигнала генератора 3 с микропроцессора 31 по шине данных передает числа-код в блок 16 пам ти преобразовател  5 амплитуды ускорени  вибрации , которые  вл ютс  адресами определенных чисел во врем  измерени  амплитуды разностного сигнала, и в блок 20 пам ти основного процессора 11, которые  вл ютс  адресами дл  записи в эти  чейки при коррекции сигнала от вибродатчика 2 и при измерени х амплитуды ускорени  вибрации.

При новых значени х частоты по щине данных от микропроцессора 31 преобразовател  13 частоты в код в блоках 16 и 20 пам ти по вл ютс  другие адреса дл  новых значений разностного сигнала при коррекци х и измерени х амплитуды ускорени  вибрации.

На втором этапе при измерении параметров вибрации переключатель 10 (фиг. 1) устанавливают в положение, при котором на управл юншй вход основного процессо- ра 11 подаетс  единичный уровень сигнала от формировател  2, разрешающий считывание данных блока 20 пам ти. Блок 9 двойного дифференцировани  при этом отключаетс  от входа сумматора 14. Электрический сигнал.от задающего генератора 3 через делитель 6 напр жени  поступает на вход преобразовател  13. Происходит процесс измерени  и преобразовани  частоты, как на первом этапе работы. Полученный код от частоты поступает по адресным шинам 19 и 21 на блоки 18 и 20 пам ти. Одновременно сигнал от вибродатчика 2 через сумматор 14, работающий как усилитель, поступает на преобразователь 15. Преобразование этого

0

0

0

5

сигнала осуществл етс  так же, как и преобразование разностного сигнала. При определенном значении частоты блок 18 выдает в аккумул тор микропроцессора преобразовател  13 соответствующее число, и после выполнени  арифметического действи  умножени  значений регистра и аккумул тора результат по шине данных переписываетс  в регистр основного процессора 11. Из блока 20 по адресу, одновременно определенному преобразователем 13 частоты в код, приращени  сигнала, записанного в  чейки пам ти блока 20 при калибровке (на первом этапе работы), переписываютс  в аккумул тор процессора 11. Процессор 11 программно производит умножение значени  данных регистра на значени  данных в аккумул торе , и скорректированный результат переписываетс  на выход устройства.

При новых значени х частоты задающего генератора 3 процесс измерени  и преобразовани  ускорени  частоты вибраций повтор етс . На выходе устройства по вл етс  новое значение измер емой величины, скорректированное основным процессором 11.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  параметров вибрации, содержащее вибратор, на столе которого размещен вибродатчик, задающий генератор, соединенный через последовательно соединенные первый делитель напр жени  и усилитель мощности с вибратором, второй делитель напр жени , вход которого соединен с задающим генератором, оптический квантовый генератор, фотоприемник, подключенный через блок двойного дифференцировани  к переключателю, вибродатчик , основной процессор и формирователь нулевого и единичного уровней сигналов, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности измерени , оно снабжено преобразователем частоты в код, сигнальный вход которого соединен с выходом второго дели- тел  напр жени , сумматором, к одному входу которого подключен выход переключател , а к другому входу подключен выход вибродатчика, преобразователем амплитуды ускорени  в код, сигнальный вход которого соединен с выходом сумматора, первым бло- ком пам ти, информационный вход которог о

соединен с выходом преобразовател  частоты в код, вход считывани  и перезаписи первого блока пам ти и преобразовател  амплитуды ускорени  в код соединены между собой первой шиной передачи данных, вторым блоком пам ти, входы считывани  и перезаписи которого соединены второй щипой передачи данных с входами считывани  и перезаписи преобразовател  частоты в код, и третьим блоком пам ти, информационный вход которого соединен с выходом преобразовател  частоты в код, входы считывани  и перезаписи третьего блока пам ти и основного процессора соединены между собой третьей шиной передачи данных, выход преобразовател  амплитуды ускорени  в код соединен с информационным входом ociiOBHoro процессора, управл ющий вход которого соединен через переключатель с формирователем нулевого и единичного уровней сигналов.

0

0

5 о 5

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что в нем преобразователи амплитуды ускорени  и частоты в код выполнены в svnc двух компараторов, трех элементов ИЛИ, элемента НЕ, триггера, счетчика, регистра 5 сдвига, тактового генератора и микропроцессора , сигнальные входы компараторов соединены между собой и служат входом преобразователей, выход первого компаратора соединен с первым входом первого э:;е- мента ИЛИ, к второму входу которого через элемент НЕ подключен выход второго компаратора , первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом Tpnr., а иторой вход - с выходом второго компаратора, третьи входы первого и второго э, 1ементов ИЛИ соединены между собой и подключены к тактовому генератору, выход первого элемента ИЛИ соединс с г-ервым входом счетчика и с первым входом трчп-ера, выход второго элемента ИЛИ соединен с зхол.ом регистра сдвига, первый вход которого подключен к управл ющему иходу третьего элемента ИЛИ, второй вход соединен с первым входом микропроцессора, а третий выход регистра сдвига соединен с вторым входом триггера и с вторым входом счетчика, Bfjixo- ды которого соединены е входами третьего э.пемента ИЛИ, выход которого подключен к )зторому входу микропроцесеора.

V Buffpodamvuff

Ви5ра/г}ор 1

HOCHOSHOMI/

npotfeccopy

От Г7амлл7а /4

фиг.2