Способ измерения скорости вращения вала

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости вращения вала Целью изобретения является повышение надежноX частотомеру сти измерения. В исходном состоянии генератор 1 генерирует сигнал с частотой fi. На выходе формирователя 2 генерируются импульсы напряжения длительностью t 1/kfi, где 2 k 1, которые поступают на блок 3 управления импульсным осветителем, вырабатывающий импульсы напряжения той же длительности t, которые питают осветитель 4, генерирующий световые вспышки, частота следования которых равна fi, а длительность t 1/kfi. При этом при fi mfs, где fa - частота вращения вала, a m 1,2,3..., неподвижная стробоскопическая картина сформируется в виде m видимых секторов с угловым размером p 2n:/mk При fi fB стробоскопическая картина не образуется, что позволяет однозначно судить о скорости вращения вала 1 ил е О СО Ј СО XI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 P 3/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

М

С: л ж стол о/ ер (21) 4650413/10 (22) 03.02.89 (46) 28.02.91. Бюл. N 8 (71) Пермский государственный университет им, А.М.Горького (72) Г.А,Новиньков (53) 531.776(088.8) (56) Боднер В,А. и др. Измерительные приборы. Т.2, M. Изд-во стандартов, 1986, с. 128, Авторское свидетельство СССР

N 1290173, кл. G 01 Р 3/40, 1987. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ВРАЩЕНИЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения с ко рости в ращения вала, Целью изобретения является повышение надежноЫ2 l 631437 A l сти измерения. В исходном состоянии генератор 1 генерирует сигнал с частотой f . На выходе формирователя 2 генерируются импульсы напряжения длительностью t = 1/kf >, где 2 з k > 1, которые поступают на блок 3 управления импульсным осветителем, вырабатывающий импульсы напряжения той же длительности с, которые питают осветитель 4, генерирующий световые вспышки, частота следования которых равна f>, а длительносты = 1/kf ). При этом при f t = mfe, где

f8 — частота вращения вала, а m = 1,2,3„„ неподвижная стробоскопическая картина сформируется в виде m видимых секторов с угловым размером <р = 2л/mk. При f» f стробоскопическая картина не образуется, что позволяет однозначно судить о скорости вращения вала. 1 ил.

1631437

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к стробоскопической тахометрии, и может быть использовано для измерения скорости вращения вала.

Цель изобретения — повышение надежности измерений.

На чертеже приведена схема стробоскопа для осуществления способа, Стробоскоп содержит перестраиваемый по частоте генератор 1, формирователь

2 длительности световой вспышки, блок 3 управления импульсным осветителем, импульсный осветитель 4, оптическую метку 5 на торце вала 6.

B исходном состоянии генератор 1 генерирует сигнал с некоторой частотой. На выходе формирователя 2 генерируются импульсы напряжения длительностью т = — — (2:-» k > 1), 1

kf1 которые постуг ют на блок 3, вырабатывающий импульсы тока (напряжения) той же длительности t, которые питают осветитель

4. В результате осветитель 4 генерирует световые вспышки, частота следования кото1 рых равна f>, а длительность t =, При

1 11 этом в общем случае неподвижная стробоскопическая картина может и не сформироваться. Формирования неподвижной картины нужного вида добиваются перестройкой частоты f< генератора 1.

Рассмотрим сначала формирование неподвижных картин при f1 > fe. Картина Gyдет неподвижной при выполнении равенства ft mfe npu m = 1,2,3„... Предположим, что установлено равенство частот, т.е, m = 1, fi =fs, или, что тоже самое, равенство периодов следования вспышек и вращения вала Тв, т.е. Т1 = Тв. При этом длительность t вспышки оказывается равной

1 1 1в

t) =- — =

kf1 kfe

В результате метка 5 оказывается освещенТв ной в течение времени — один раэ эа один

k оборот вала, поэтому стробоскопическая картина формируется в виде одного (m =

2л

1)сектора сугловым размером p> =, т.е.

k ф — это угол, на который эа время t поворачивается метка, т.е, 2л Тв 2л

rp1 = =

Тв

При m = 1 неподвижная стробоскопическая картина представляет собой видимый

2л сектор с угловым размером p> = . Пусть

5 теперь m = 2, т,е. f< = 2fe, T> = 1/2 Т,. Так как за один оборот, т,е, за время Тв, происходят две вспышки длительностью

1 Тв ц= — —, k 2

10 то сформированная картина будет представлять собой два видимых сектора (m = 2) с угловым размером

1 2л 2л

P2 = —

2 2k

15 Аналогично при m = 3 получим 3 видимых сектора с угловым размером

1 2л 2л

P3 =

3 3k

В общем случае при ft = mf, или Т1 =

20 1 — Тв, то за один оборот вала происходит

m вспышек и неподвижная стробоскопическая картина сформируется в виде m видимых секторов с угловым размером

25 1 2л 2л

k m mk

Видимые сектора разделяются неосвещенными интервалами с угловым размером

2 л — м

30 Pв

Покажем теперь, что неподвижная стробоскопическая картина при fi> f, не образуется, если выполняется соотношение

35 1 —— где m u I — целые числа при fi> fe, m > I.

Случай = 1 рассмотрен выше, т.о.! =

2,3,4,... а m = 3,4,S... Если обозначить угловое положение оптической метки в момент начала генерации первой вспышки за р, смысл соотношения

f> = — fâ

I заключается в том, что следующее совпадение момента начала генерации вспышки с моментом, когда метка снова займет положение ф, повторится через время, в тече1 ние которого произойдет m вспышек, а вал сделает I оборотов. Это время можно назвать периодом Тск формирования неподвижной стробоскопической картины, Если засветку вести как в прототипе короткими вспышками, то неподвижная стробоскопическая картина сформируется в виде m видимых изображений оптической метки, равномерно, с шагом

1631437 расположенных по радиусам на торце вала.

В нашем случае равномерно с шагом

Pm =— будут расположены начала видимых секторов, соответствующие моментам начала генерации вспышек, Размер видимых секторов равен углу поворота оптической метки за время t действия вспышки, Это время минимально при k = 2 и равно в этом случае половине периода следования вспышек

1 I

2f1 2mf

Отсюда минимальная длительность вспышки, т,е. ждущий случай, будет при! = 2

t=

m f1

За это время метка повернется на угол

2 mfa 2 л

p = ай — =, так как в = 2л 4, m f, m

T,е, p = y4 — это означает, что "конец" видимого сектора всегда совпадет с "началом" другого, одного иэ m видимого сектора и за период Тск призойдет полная (с углом 2л) засветка торца вала, но это означает, что формирования неподвижной стробоскопической картины не происходит.

При 2 > > 1 увеличивается длительность вспышки, при I > 2 также происходит увеличение длительности вспышки, а это приводит к увеличению угловых размеров видимых секторов.и они начинают перекрываться, что не приводит к нарушению полной засветки торца вала.

Таким образом, при f1 f> любой неподвижной стробоскопической картине, сформированной в соответствии с заявленным способом, однозначно соответствует соотношение частот

f1 — =гп m-1 2,3 ....

f в причем картина представляет собой m видимых секторов с угловым размером

2л =mk которые равномерно с угловым интервалом

2 ж — щ

m расположены на торце вала, Рассмотрим далее пример при f1 < f> . или, что тоже самое, при T» T>. Для упрощения целесообразно вначале ограничиться случаем 2f1< 4 (или T1 > 2Т,).

При этом длительность вспышки оказывается равной

t= — Т1 >, 2 >k>1, 1 2 Те

k т е. даже, если k = 2, то t > ь, Но это означа ет, что видимый сектор имеет угловой раз5 мер р 27г, т.е. одной вспышкой высвечивается весь торец вала, и формирование неподвижной стробоскопической картины невозможно — она "засвечивается".

Пусть теперь 2Т > Т1 > T>. При любом .10 значении T1,лежащем в этом интервале, не может сформироваться неподвижная стробоскопическая картина, состоящая из одного видимого сектора, т.е. число секторов

m 2, так как один сектор формируется

15 только при Т1 = рТ, где р = 1,2,3,..., ибо только в этом случае моменту начала генерации вспышки соответствует одно и тоже угловое положение метки, так как за период следования вспышек Т1 вал б с меткой 5

2О поворачивается на целое число оборотов р, Кроме того, если выполняется неравенство

2T> > Т1> Т,, то всегда, даже при k = 2, Тв длительность вспышки t > —,.а TBK как за

25 это время метка повернется на угол р ) г, то при каждой вспышке высвечивается сектор с угловым размером р >л. Так как за время Т1 метка поворачивается на угол р, меньший 2 л, то во время генерации последующих световых вспышек высвечиваемое угловое положение сектора каждый раз сдвигается на угол p . Если при этом Т1> Т, то зрительно это воспринимается как враще35 ние видимого сектора (который неподвижен только при Т1 = Т ). При увеличении периода следования вспышек Т1 сначала увеличивается скорость вращения сектора, а затем вращающийся сектор воспринимается как

4() слитное изображение — виден освещенный торец вала.

Таким образом, в предложенном способе обеспечивается получение однозначного соответствия частоты следования световых

45 импульсов и частоты вращения вала и повышается надежность измерений.

Формула изобретения

Способ измерения скорости вращения вала, заключающийся в засветке оптиче5Q ской метки, нанесенной на торец вала, последовательностью световых вспышек, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности измерений, засветку оптической метки проводят с частотой

55 следования вспышек, равной f1 = mf8, где

m = 1,2,3,.„при длительности t вспышек—

t = 1/kf1, гдЕ 2 k > 1.