Устройство для измерения и регистрациивиброударных сигналов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцналнстических

Республик

«»813265

К АВТОРСКОМУ СВИДИТОЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 080679 (21) 2778808/18-21 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 15.0381. Бюллетень No 10 (51)M. Кл 3

С 01 и 19/00

G 06 F 3/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) УАК 681 327 .11(088.8) Дата опубликования описания 1ц03.81 (72) Автор изобретем и я

A.Ã. Годнев ф

1 а

I (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ

ВИВРОУДАРНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при экспериментальном исследовании устойчивости раэлич- 5 ных аГрегатов к воздействиям типа ударов, предусматривающим ввод информации от цифровых регистраторов импульсных процессов.

Известно устройство для ввода информации в импульсных процессах, содержащее в числе других составных узлов аналого-цифровой преобразователь, соединенный с блоком памяти, и пороговый блок, выход которого подключен ко входу блока управления записью.

Такое устройство может быть использовано для измерения и регистрации виброударных сигналов в широкой полосе частот (1) .

Однако его точность оказывается в ряде случаев недостаточной. С большими погрешностями осуществляется, в частности, измерение низкочастотных составляющих сигналов. Кроме Toro„ при применении этого устройства для. выполнения отмеченных выше функций в нем предусматривается большой объем памяти, поскольку частота дискретизации выбирается обычно с учетом верх- ЗО ней границы полосы пропускания измерительного тракта.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст.— ройство для измерения и регистрации виброударных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен со входом порогового блока, а выход — с первым входом блока памяти, блок управления записью, вход которого подключен к выходу порогового @тока, формирователь адреса, выход которого соединен со вторым входом блока памяти, блок переключения частот, состоящий иэ дешифратора, подключенного к выходам счетчика импульсов, и ключей, установленных между выходами дешифратора и третьим входом блока памяти 2).

Недостатки указанного устройства также связаны с невысокой точностью измерения низкочастотных составляющих колебаний, содержащихся в широкополосном виброударном .сигнале, на фоне высокочастотных колебаний и с большим объемом регистрируемой информации, обуславливающим наличие блока памяти большой емкости.

Целью изобретения является повышение точности измерения и сокращение

813265 иэбыточности регистрируемой информации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения и регистрации виброударных сигналов, содержащее айалого-цифровой преобразо- ватель, вход которого соединен со входом порогового блока, а выход— с первым входом блока памяти, блок управления записью, вход которого подключен к выходу порогового блока, формирователь адреса, выход которого соединен со вторым входом блока памяти, блок переключения частот, состоящий из дешифратора, подключенно го к выходам счетчика импульсов, и ключей, установленных между выходами дешифратора и третьим входом блока памяти, введены полосовые фильтры, усилители, блоки задержки, делитель частоты и дополнительные ключи, причем входы всех полосовых фильтров 20 соединены с общим входом устройства, выход первого полосового фильтра подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя через соответствующие усилитель и дополнительный ключ, а выход каждого из остальных полосовых фильтров — через соответствующие усилитель, блок задержки и дополнительный ключ, выход блока управления записью соединен со входом счетчика импульсов, входом делителя частоты и четвертым входом блока памяти, выходы делителя частоты подключены к управляющим входам блоков задержки и сигнальным входам ключей блока переключения частот, управляющие входы которых соединены с выходами дешифратора, а выходы — со входом формирова теля адреса.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устрой- 4Q ства для измерения и регистрации виброударных сигналов.

Устройство содержит полосовые фильтры 1„ -1„, усилители 2„ -2„, блоки 3 -3„ „ задержки, ключи 4„-4,„, 45 аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, блок б памяти, пороговый блох 7, блок 8 управления записью, счетчик 9 импульсов, делитель частоты 10, блок 11 переключения частот с дешифратором 12 и ключами 13„ -131,, формирователь 14 адреса. При реализа-. ции предлагаемого устройства широкая полоса частот (от нижней границы до верхней границы Г ), в которой необходимо регистрировать видроударный процесс, разбивается на ряд узких полос f> - f„ Если - -- = К, ty

1 l1 а число узких полос составляет и, то необходимое число регистрируемых 40 точек процесса N определится выра-, жением

N = 4 К n, где ф — избыточность по опросу.

Поскольку К = †-, выражение(1)

F, можно переписать в виде и / — П Гав (2)

1 Г„

Минимум N достигается прн

= 0, (3)

N =(1

Fs

Рн (4) Раздели1з выраже1111е (4 ) на выражение (2) с учетом ссатношсн;1я (3), Fa

Mo>i(Ho öëÿ 3 на-Ic!11HI (, r1 Выявить п коэффициент выигрыша в объеме регHGTрируемой информации г Fg

Q (5) где 3 — основание натурального логарифма.

Известно, что амплитуда ударного ускорения является функцией квадрата частоты колебаний. Поэтому для увеличения точности измерения коэффициент усиления сигнала на разных частотах должен быть функцие», обратно пропорциональной квадрату частоты. В этом случае при оптимальном (с точки зрения объема регистрируемой информации) разделений полосы измерения F, -Г на и узких полос коэффициент усиления М в каждой полосе частот будет определяться выражением

М„=М„, Е

2(n-г) (6) где г — порядковый номер узкой полосы, начиная с ниж11ей частоты Гц. (r

1,2,3,...,n).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал, эквивалентный физической величине виброударного процесса, поступает Hà и параллельных входов полосовых фильтров

1„-1п. С выхода самого высокочастотного полосового фильтра 1„- сигнал направляется ко выходу усилителя 2>, усиливается в М„ раз и дальше через открытый в это время ключ 4 „ поступает на вход AIIII 5.

Мгновенные значения входного сигнала, представленные в цифровом коде, с выхода AIJII 5 подводятся к блоку б памяти. Если амплитуда входного импульсного сигнала превышает уровень

При измерении и регистрации виброударного сигнала с помощью известных устройств обычно регистрируется процесс на временном участке, равном периоду колеба11нй на нижней частоте, с частотой опроса, выбранной исходя из значения верхней частоты. В этом случае число точек Nz, которое необходимо зарег11стр11роиат1, будет рав11о

813265

Fð

Ч 2 " - Ъ

2S

Формула изобретения

1 1 л „

Fn М Fp (8) запуска порогового блока 7, то последний срабатывает и на блок S управления записью поступает разрешение на регистрацию импульса, т.е. блоком б памяти начинают записываться мгновенные значения имп,льсного процесса с шагом дискретизации 6th

Шаг дискретизации задается FS блоком 8 управления записью и делителем 10 частоты. На выходе делителя 10 частоты формируется ряд пропорциональных частот дискретизации

7 связанных между собой соотношением где g = 1,2,...,о.

Ряд частот F,,........,,F гоступает на входы соответствующих ключей

13„ -13„. Управление ключами 13,-13» осуществляется с помощью дсшифратора 12, выходные сигналы которо †открывают тот или иной ключ. При ..ачале регистрации виброударного сигнала открыт ключ 13,„. В связи с этим через него проходят на входы формирователя 14 адреса и блока б памяти синхроимпульсы с частотой следования

F с помощью которых и задается требуемый шаг дискретизации сигнала

После записи в блоке б памяти A выборок (А = . ) ) счетчик 9 импульсов, на вход которого с выхода блока

5 управления записью о поступают импульсы с частотой Г„ = g Гэ, переключается и ко входу дешифратора 12 будет подведена другая кодовая комбинация, В соответствии с этой новой 40 кодовой комбинацией дешифратор 12 закрывает ключи 4> и 13„ и открывает ключи 4„ и 13п л. К этому времени на вход ключа 4„,, а следовательно и в АЦП 5, поступает измеряемый сиг- 45 нал, прошедший через более низкочастотный полосовой фильтр 1„, усиленный в N»., раэ усилителем 2„ „ и зае держанный на время = — бло б 50 ком Зт „ задержки. Время задержки входного измеряемого сигнала каждым из блоков 3„-3„ „ задержки задается тактовой частотой, которая подводится к их управляющим входам с делителя 10 частоты и составляет величину

) l

t (s)

3 Таким образом, в каждой полосе 60 частот измеряемый сигнал задерживается на время; равное макси лальному периоду колебаний в предыдущей более высокой полосе частот. С выхода ключа

4»»„ выборки импульсного измеряемого 55 сигнала с шагом дискретизации, рав-

2 ным h.t,„., = 2ьс„=, с помощью В

АЦП 5 преобразуются в цифровой код и записываются в блоке памяти б. В это время на входы формирователя 14 адреса и блока б памяти поступают синхроимпульсы с выхода ключа 13„ „ с частотой следования F = †. Пос

Fn

И -- ле записи в блоке б памяти A выборок с частотой дискретизации F „ срабатывает счетчик 9 импульсов и вышеописанный процесс измерения и регистрации импульсного сигнала в следующей полосе частот повторяется снова, но уже с частотой дискретизации F F ä

Регистрация виброударного сигнала будет закончена после того, как в блоке б памяти будут записаны последние А выборок мгновенных значений импульсного сигнала в самой низкочастотной полосе, а именно, сигнала, прошедшего через полосовой фильтр

1,, усилитель 2 с коэффициентом усиления Ы.„ блок 3„ задержки с

Я t11 4 ключ 4., и записанного

Гб с шагом дискретизации дс., = 2" л . и.

Устройство для измерения и регистрации виброударных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен со входом порогового блока, а выход — с первым входом блока памяти, блок управления записью, вход которого подключен к выходу порогового блока; формирователь адреса, выход которого соединен со вторым входом блока памяти, блок переключения частот, состоящий из дешифратора, подключенного к выходам счетчика импульсов,и ключей, установленных между выходами дешифратора и третьим входом блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и сокращения избыточности регистрируемой информации, в него введены полосовые фильтры, усилители, блоки задержки, делитель частоты и дополнительные кл.очи, причт входы всех полосовых фильтров соединены с общим входом устройства, выход первого полосового фильтра подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя через соответствующие усилитель и дополнительный ключ, а выход каждого из остальных полосовых фильтров через соответствующие усилитель, блок задержки и додолнительный ключ, выход блока управления записью соединен со входом счетчика импульсов, входом делителя частоты и четвертым,,входом блока памяти, выходы делителя

813265

Составитель Л. Морозов

Редактор И. Погориляк Техред T.Ìàòî÷êà Корректор С. Шекмар

Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Paymcicaa наб., д. 4/5

Заказ 761/54

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 частоты подключены к управляющим вхо.дам блоков задержки и сигнальным входам кл аей блока переключения частот, управляющие входы которых соединены с выходами дешиФратора, а выходы— со входом Формирователя адреса.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3483528, кл. 340-173, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 618734, кл. G 06 F 3/00. 1977.