Передающее устройство многоканальной телеметрической системы для вращающихся механизмов

п11 554552

ОЛ ИСАН И-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.07.75 (21) 2156736/24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 20.04.77 (51) М Кл. G 08С 19/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.398(088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Асташин, В. Р. Баширов, E. Г. Ефимов, В. В. Карасев, Л. T. Матвеев, A. A. Михеев и Г. И. Нечаев

Рязанский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) Г1ЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

МНОГОКАНАЛЬНОЙ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

ДЛЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ МЕХАНИЗМОВ

Устройство относится к телеизмерительной технике и мо кет быть использовано для передачи информации с вращающихся или подвижных деталей и механизмов, в частности для передачи тензометрической информации с вращающихся воздушных авиационных винтов, турбин и т. п.

Известно передающее устройство (передающая часть) радиотелеметрической системы измерения величин деформаций в подвижных деталях (1). Передающее устройство этой системы состоит из тензометрических мостов с питанием от источников импульсного напряжения, импульсного усилителя, преобразователя амплиту ды импу льсов В длительность и затем в фазу импульсов, модулятора и генератора высокой частоты. В этом известном устройстве с датчиков снимаются импульсные сигналы с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) . В дальнейшем сигналы с

АИМ преобразуются в сигналы с фазово-импульсной модуляцией (ФИМ), относящиеся к время-импульсной модуляции (ВИМ) . Для передачи импульсных сигналов с ФИМ (ВИМ) применен радиоканал с амплитудной модуляцией несущей. Помимо информационных сигналов, в передающей аппаратуре формируется один синхропризнак. Наиболее характерным для известного устройства являются низкая помехозащищенность по входным цепям (соединительным линиям) датчиков при действии на эти цепи различного рода наводок, например от сети переменного тока, относящихся к внешним помехам аддитивного характера, причем низкая помехозащищенность проявляется и по отношению к внутренним аддитивным помехам, к которым относится дрейф преобразователя амплитуды импульсов в длительность импульсов, взаимное влияние каналов, возникающее в импульсном усилителе из-за ограниченности полосы пропускания как в области низких, так и высоких частот и др. Это объясняется невысокой помехозащищенностью сигналов с

15 АМИ, которые формируются при последующих преобразованиях в передающей аппаратуре; сложность тракта передачи многоканального телеметрического сигнала с подвижных деталей и механизмов, обусловлен20 ная применением радиоканала, в передающую часть которого входят генератор высокой частоты (несущей), амплитудный модулятор несущей и антенно-фидерная система; недостаточно надежная и устойчивая пере25 дача си-налов по радиоканалу из-за появления отраженных радиосигналов от металлических деталей и механизмов и из-за изменения характера распространения радиоволн в условиях изменения взаимного положения

Зз передавшей и приемной антенн, кроме того, 554552

20

30 з.

3 передача сигналов ведется в аналоговой (непрерывной) форме, что исключает возможность обработки информации, после приема, с помощью ЭЦВМ. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является передающее устройство многоканальной телеметрической системы, содержащее в каждом канале датчик, выходы которого подключены к первому и второму входам преобразователя, выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу хронизатора, соответствующие выходы которого соединены со входами источников импульсного питания датчиков, со входами преобразователя амплитуды в длительность, со входом распределителя, выходы распределителя соединены с третьими входами преобразователей, выходы которых подключены ко входу импульсного усилителя, и выходной блок, соединенный с каналом связи (2).

Целью изобретения является повышение точности, помехоустойчивости и надежности устройства, расширение возможностей обработки информации, снижение влияния внешних и внутренних помех аддитивного характера. В предлагаемом устройстве это достигается тем, что в него введены формирователь тактовых импульсов, формирователь кадровых импульсов, формирователь рабочих импульсов, элемент ИЛИ и фильтр высоких частот, вход которого подключен к выходу импульсного усилителя, выход соединен суправляющим входом преобразователя амплитуды в длительность, выходы первого и второго источников импульсного питания датчиков подключены соответственно к четвертому и пятому входам преобразователеи, соответствующие выходы хронизатора соединены с первым и вторым входами формирователя тактовых импульсов и формирователя кадровых импульсов, третий вход которого подключен к последней ячейке распределителя, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом формирователя рабочих импульсов, второй вход которого подключен к выходу преобразователя амплитуды в длительность, выходы формирователя тактовых импульсов, формирователя кадровых импульсов и формирователя рабочих импульсов соединены со входами элемента И,/!И, выход которого подключен ко входу выходного блока. Кроме того, в устройстве канал связи выполнен в виде пары индуктивно связанных катушек, одна из которых установлена на вращающемся механизме и входами соединена с выходным блоком, а другая катушка укреплена неподвижно.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Оно состоит из генератора тактовых импульсов (ГТИ) 1, хронизатора 2, источников импульсного питания датчиков 3 и 4, коммутатора 5, образованного из распределителя б и канальных преобразователей (тензопреобразователи) 7, датчиков 8, импульсного уси4 лителя 9, фильтра высоких частот 10, преобразователя амплитуды в длительность 11, формирователя рабочих импульсов 12, формирователя кадровых импульсов 13, формирователя тактовых импульсов 14, элемента

ИЛИ 15, выходного блока (усилителя) 16 и канала связи в виде катушек 17 и 18.

ГТИ 1 вырабатывает периодическую последовательность прямоугольных импульсов, поступающих на вход хронизатора 2. Хронизатор 2 вырабатывает сигналы, обеспечивающие жесткую последовательность работы отдельных узлов передающей аппаратуры во времени. Источники импульсного питания датчиков 3 и 4 имеют противоположные полярности и включаются на время, задаваемое соответствующими выходными сигналами хронизатора. Указанные источники поочередно подключаются к датчикам 8 каждого канала через соответствующие тснзопреобразователи 7, поочередно включаемые от распределителя 6 коммутатора 5, на выходе которого формируется многоканальный биполярно-дискретизированный импульсный сигнал.

Полный размах «положительных» и «отрицательных» импульсов канала пропорционален изменению величин сопротивлений датчиков 8.

Известно, что в спектре биполярно-дискретизированного сигнала отсутствуют постоянная составляющая и низкочастотные составляющие. Это позволяет повысить помехозащищенность по отношению к внешним и внутренним низкочастотным помехам за счет фильтра 10, включенного на выходе импульсного усилителя 9 и обеспечивающего подавление указанных низкочастотных помех без искажений полезного биполярно-дискретизированного сигнала. Низкочастотные внешние помехи возникают за счет наводок на входных цепях коммутатора и соединительных линиях. Внешние помехи особенно опасны при значительной протяженности соединительных линий, что имеет место при рассредоточении датчиков. Внутренние низкочастотные помехи возникают из-за дрейфов «нуля» импульсного усилителя 9 и преобразователей

7, а также за счет взаимного влияния каналов, возникающего в импульсном усилителе

9 из-за ограниченности его полосы пропускания. Введение фильтра 10 обеспечивает значительное подавление перечисленных помех и повышение точности преобразования в предлагаемом передающем устройстве при наличии помех.

Снимаемые с выхода фильтра 10 импульсы биполярно-дискретизированных сигналов с размахом амплитуды ЛУ преобразуются в длительность импульсов с помощью преобразователя 11. Далее в формирователе 12 образуется сигнал с фазово-импульсной модуляцией (ФИМ), относящейся к время-импульсной модуляции (ВИМ). При этом передний фронт ФИМ (ВИМ) формируется в момент окончания имйульса, модулированно554552

20 )д

G0 ф

5 го по длительности. Задний фронт импульса с ВИМ совпадает с определенным тактом сигналов ГТИ 1, после окончания импульса, модулированного по длительности.

Таким образом, в формирователе 12 образуется импульс, модулированный по фазе, при этом его передний фронт обеспечивает сохранение непрерывности передаваемых сигналов, а задний имеет дискретные значения. Такая передача, когда обеспечивается не только непрерывное, но и дискретное представление сигналов, расширяет возможности обработки информации, после приема.

В формирователе 12 из одиночных рабочих импульсов ВИМ образуется кодовая группа (импульсно-временной код), что повышает помехозащищенность сигналов в канале связи. В формирователе 13 образуется импульсно-временной код импульсов кадровой синхронизации, а в формирователе 14 — канальной (тактовой) синхронизации. Полученные импульсы объединяются элементом ИЛИ 15 и подаются на вход выходного усилителя 16, нагруженного на катушку 17, индуктивно связанную с катушкой 18.

Выполнение канала связи в виде пары индуктивно связанных катушек исключает радиопередающие и радиоприемные устройства. Зто упрощает передающее устройство и одновременно делает передачу более надежной и устойчивой, так как свойственные радиоканалу отражения сигналов от металлических деталей и изменение характера распространения радиоволн в условиях изменения взаимного положения передающей и приемной антенн в предлагаемом устройстве исключаются. Все узлы и элементы передающего устройства, кроме катушки 19, устанавливаются на вращающемся или перемещающемся механизме, а катушка 18 устанавливается неподвижно. В результате этого с выхода катушки 18 снимаются сигналы, отображающие происходящие на вращающемся узле процессы. В качестве нормализованных сигналов датчиков в устройстве использованы сигналы с биполярной дискретизацией.

Многоканальный сигнал на выходе коммутатора также является биполярно дискретизированным. С целью ослабления внешних и внутренних помех аддитивного характера в тракт передачи многоканального сигнала с биполярной дискретизацией введен фильтр высоких частот (ФВЧ). Известно, чтоспектр биполярно-дискретизированного сигнала не содержит низкочастотных составляющих, включая постоянную составляющую. Это позволяет эффективно подавлять низкочастотные аддитивные помехи с помощью ФВЧ. К указанным помехам относятся широко распространенные наводки, дрейфы, взаимное влияние каналов и т. п. В предлагаемом устройстве применен индукционный канал связи, образуемый парой индуктивно связанных соосных катушек, одна из которых устанавливается на вращающейся (подвижной) детали, а дру6 гая — на неподвижной части механизма.

При этом отпадает необходимость применения радиопередающего устройства с антеннофидерной системой, что конструктивно упрощает канал связи. В нем существенно повышаются надежность и устойчивость передачи информации по индукционному каналу, что достигается путем импульсной передачи сигналов в канале связи, при которой, в отличие от передачи радиосигналов, практически исключается эффект отражения радиоволн, а также обеспечивается не только непрерывное, но одновременно и дескретное представление передаваемой информации, что расширяет возможности обработки информации, после приема, как в аналоговой, так и в цифровой формах. Устройство может быть использовано при летных и стендовых испытаниях воздушных авиационных винтов и других вращающихся или неподвижных механизмов, при этом обеспечивается надежная передача многоканальной информации и сохраняются высокие метрологические характеристики. Многоканальность устройства, его высокая помехозащищенность и надежность передачи обеспечивают снижение количества летных и стендовых испытаний и тем самым приводят к улучшению технико-экономической эффективности проводимых испытаний, в частности авиационной техники.

Формула изобретения

1. Передающее устройство многоканальной телеметрической системы для вращающихся механизмов, содержащее в каждом канале датчик, выходы которого подключены к первому и второму входам преобразователя, выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу хронизатора, соответствующие выходы которого соединены со входами источников импульсного питания датчиков, со входами преобразователя амплитуды в длительность, со входом распределителя, выходы распределителя соединены с третьими входами преобразователей, выходы которых подключены «о входу импульсного усилителя, и выходной блок, соединенный с каналом связи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, помехоустойчивости и надежности устройства, в него введены формирователь тактовых импульсов, формирователь кадровых импульсов, формирователь рабочих импульсов, элемент ИЛИ и фильтр высоких частот, вход которого подключен к выходу импульсного усилителя, выход соединен с управляющим входом преобразователя а мил итуды в длительность, выходы первого и второго источников импульсного питания датчиков подключены соответственно к четвертому и пятому входам преобразователей, соответствующие выходы хронизатора соединены с первым и вторым входами формирователя тактовых импульсов и формирователя кадровых импульсов, третий вход которого

554552

Составитель Н. Лысенко

Техред А. Камышникова

Редактор Л. Тюрина

Корректор А. Галахова

Заказ 780/14 Изд. ¹ 359 Тираж 775 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 4/5

Типогр афин, пр. Сапунова, 2 подключен к последней ячейке распределителя, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом формирователя рабочих импульсов, второй вход которого подключен к выходу преобразователя амплитуды в длительность, выходы формирователя тактовых импульсов, формирователя кадровых

-.- щпульсов и формирователя рабочих импульсов соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу выходного блока.

2. Устройство по п. 1, отл ич а ю щееся тем, что канал связи выполнен в виде пары индуктивно связанных катушек, одна из которых установлена на вращающемся механизме и входами соединена с выходным блоком, а другая катушка укреплена неподвижно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петухов В. И., Груздев С. В. и др. Пятиканальная радиотелеметрическая тензостанl0 ция. М., ГОСНМНТИ, 1967 (передовой научно-технический и производственный опыт № 18 — 67 — 122/11).

2. Мановцев А. П. Введение в цифровую радиотелеметрию. М., 1967, с. 70.