SU1721805A1

SU1721805A1 - Способ формировани импульсных сигналов и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1721805A1
Application number: SU894781407A
Authority: SU
Inventors: Виктор Александрович Олейников; Лидия Александровна Олейникова
Original assignee: Самарский Политехнический Институт Им.В.В.Куйбышева
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1992-03-23

Abstract

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано в средствах контрол и измерени лопаточных венцов роторов турбомашин. Цель изобретени - расширение динамического частотного диапазона при сохранении разрешающей способности достигаетс тем, что дополнительно измер ют период следовани входных сигналов, в функции которого измен ют масштабы измерени длительности входных сигналов, выработки интервала задержки и половины входного сигнала. Устройство дл 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

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в средствах контроля и измерения герметрии 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 сигналов, 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 То. Поскольку все выходные импульсы имеют смещение на т₀, 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 кото рому измеряют длительность импульсов τ, одновременно формируют временной интервал То превышающий длительность входных сигналов, и затем формируют интервал, равный половине длительности входного сигнала τ

2’

Импульс окончания последнего временного интервала соответ ствует середине входного сигнала, смещенной на т₀. 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 5 формируемый временной интервал Тмакс т₀ 4—2— может оказаться больше периода следования импульсов, то частотный диапазон будет ограничен диапазоном частот 10 сверху т° -I—j— а снизу частота ограничивается тем, что т₀15 должно быть больше максимальной длительности входного сигнала т_Макс, которая обычно увеличивается с увеличением периода Т следования входных сигналов.

Целью изобретения является расшире20 ние динамического частотного диапазона при сохранении разрешающей способности.

Цель достигается тем, что в способе формирования импульсных сигналов изме25 ряют период поступления входных сигналов Т, делят этот период на большое постоянное количество частей, измеряют длительность входного сигнала как количество частей периода, одновременно формируют вре30 менной интервал τ₀ превышающий длительность входных сигналов в виде заданного числа частей периода, затем формируют временной интервал, равный половине длительности входного сигнала, 35 окончание которого соответствует середине входного сигнала, смещенной на заданную часть То периода входных сигналов.

Устройство для реализации предлагаемого способа состоит из последовательно 40 соединенных входного формирователя, первого триггера, счетчика задержки, второго триггера, первого ключа, реверсивного счетчика и выходного формирователя. Кроме того, устройство содержит последова45 тельно соединенные умножитель частоты, делитель частоты и второй ключ, через который делитель подключен к второму входу реверсивного счетчика, причем выход входного формирователя подключен дополни50 тельно 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 55 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 спо5 соба формирования импульсных сигналов;

на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства формирования импульсных сигналов.

Устройство для формирования импуль- 5 сных 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, кро- 10 ме 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 15 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 20 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 25 умножитель 8 частоты поступают с датчиков, закрепленных над вращающимися деталями одного и того же ротора.

Способ формирования импульсных сигналов и устройство для его реализации 30 предназначены для работы в системах диагностики силовых агрегатоз, для которых необходимо измерять временные интервалы между импульсами. Эти импульсы, а точнее электрические сигналы, вырабатываются 35 первичными преобразователями (датчиками), регистрирующими момент прохождения вблизи датчиков элементов механической диагностируемой системы. Так как сами датчики и элементы системы 40 имеют линейные размеры, то получаемые сигналы имеют определенную длительность, которая изменяется в зависимости от частоты вращения роторов, изменении зазоров между датчиком и исследуемым объ- 45 ектом и т.д.

С целью повышения точности измерения временных интервалов этот интервал измеряют между серединами получаемых сигналов. Для того чтобы расширить час- 50 тотный диапазон входных сигналов предложено изменять длительности вспомогательных интервалов времени пропорционально частоте, а точнее длительности периода входных сигналов. Поскольку час- 55 тота вращения диагностируемых элементов не может существенно измениться за один оборот и существуют экстраполирующие умножители частоты, текущий период входных сигналов, то предлагается измерять 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 сиг налов 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 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 τ₀' соответствует постоянному угловому смещению ротора и изменяется одновременно с изменением скорости вра щения ротора или частотой входных сигналов. Поскольку измерение временных интервалов и формирование времени за держки производится одной и той же относительной частотой, то сформированные импульсы будут иметь одно и то же постоянно ное угловое смещение у во всем диапазоне входных частот. Для получения необходимой точности формирования импульсов коэффициент Κι умножения частоты следования входных сигналов выбирают обычно большим 10000.

Устройство работает для формирования импульсных сигналов следующим образом.

Импульсы с датчика оборотов поступают на вход умножителя 8 частоты, который повышает частоту импульсов в Κι раз. Полученная частота Kif₀6 поступает на второй вход счетчика 3 задержки и второй вход ключа 5, а поделенная делителем 9 частоты частота Ki/2 f₀6 поступает на первый вход ключа 10. При поступлении импульса входной частоты на вход входного формирователя 1 на его выходе формируется прямоугольный импульс, длительность которого τι равна длительности входного импульса по уровню компарирования Uo. Этот импульс, поступая на вход ключа 10, разрешает прохождение частоты Ki/2 f₀6 на вход прямого счета реверсивного счетчика 6. Од новременно он поступает на вход триггера 2, устанавливая триггер 2 в состояние, при котором его выходной потенциал, поступая на первый вход счетчика 3 задержки, разреΊ шает списывание заданного частотой Kif₀6 кода N. Код N выбирают таким образом, чтобы N время списывания r₀ — >т_Макс. В то Ki f₀6 же время выбирать N, а значит и т₀ слишком большим не выгодно, так как это ухудшает динамические характеристики формирователя, а при τί > Т устройство становится неработоспособным.

По окончании импульса входного формирователя 1 в реверсивном счетчике 6 бу_с Κι .

дет набран код, равный п · — fo6, который после обнуления счетчика 3 задержки через время То¹ списывается частотой Kif₀6. Это происходит потому, что выходной импульс счетчика 3 задержки, полученный Оосле описания кода N, заносит на свои входы код N, перебрасывает тригге 2 в состояние, за- 2θ прещающее 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 счётчика 6. Код реверсивного счетчика 6 будет списан через время τ 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. 25 В результате на выходе устройства выраба тываются импульсы, соответствующие серединам входных сигналов, смещенных на То¹. Поскольку задержка соответствует заданной части периода вращения и постоянна для любой входной частоты, то временное вмещение на т₀' соответствует угловому смещению, постоянному для всех импульсов текущего периода входных сигналов. Длительность интервала Τι между средина- 45 ми входных импульсов равна сформирован10 ному интервалу Тг (фиг.2). Так как Ti= t₂ + + у - (и + у), а Т₂ = t₂ + ?о +у - (Х1 + I Тг + Го + у), то раскрыв скобки, получим Τι = Т₂ ².

Claims

Формула изобретения

1. Способ формирования импульсных сигналов, заключающийся в том, что измеряют длительность входного сигнала, формируют интервал задержки и через половину длительности входного сигнала формируют выходной импульс, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического частотного диапазона при сохранении разрешающей способности, дополнительно измеряют период следования входных сигналов, в функции которого изменяют масштабы измерения длительности входных сигналов, выработки интервала задержки и половины длительности входного сигнала.
2. Устройство для формирования, импульсных сигналов, содержащее входной формирователь, первый и второй ключи, о тличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные первый триггер, счетчик задержки, второй триггер, соединенный через первый ключ с первым входом реверсивного счетчика, и выходной формирователь и последовательно соединенные умножитель частоты, делитель частоты, соединенный через второй ключ с 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 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 подключен к второму входу второго триггера.