Способ измерения скорости вращения вала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 Р 34 Е ИСА БР ЕНИ Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Пермский государственный университет им, А.М.Горького(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИВРАЩЕНИЯ ВАЛА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения с ко рости в ращения вала, Цельюизобретения является повышение надежно 1631437 А 1 сти измерения. В исходном состоянии генератор 1 генерирует сигнал с частотой 11. На выходе формирователя 2 генерируются импульсы напряжения длительностью 1 = 1/И), где 2 з 11, которые поступают на блок 3 управления импульсным осветителем, вырабатывающий импульсы напряжения той же длительности т, которые питают осветитель 4, генерирующий световые вспышки, частота следования которых равна 11, а длительностьь т = 1/И 1. При этом при 11 = т 1, где Ь 8 - частота вращения вала, а и) = 1,2,3 неподвижная стробоскопическая картина сформируется в виде гп видимых секторов с угловым размером р = 2 л/пй. При Г 11 стробоскопическая картина не образуется, что позволяет однозначно судить о скорости вращения вала, 1 ил.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 б,В исходном состоянии генератор 1 генерирует сигнал с некоторой частотой. На выходе формирователя 2 генерируются импульсы напряжения длительностьют= - -(21 1),1которые постугют на блок 3, вырабатывающий импульсы тока (напряжения) той же длительности т, которые питают осветитель 4. В результате осветитель 4 генерирует световые вспышки, частота следования кото 1 рых равна т 1, а длительность 1 =, При этом в общем случае неподвижная стробо.- скопическая картина может и не сформироваться. Формирования неподвижной картины нужного вида добиваются перестройкой частоты т 1 генератора 1,Рассмотрим сначала формирование неподвижных картин при 111 в Картина будет неподвижной при выполнении равенства 11 вЬ при в = 1,2,3 Предположим, что установлено равенство частот, т.е, в = 1, 11 =1 в, или, что тоже самое, равенство периодов следования вспышек и вращения вала Т, т,е. Т 1 = Тв, При этом длительность 1 вспышки оказывается равной1 1 Тв11 = - =М 1в1В результате метка 5 оказывается освещенТвной в течение времени - один раэ эа один(оборот вала, поэтому стробоскопическаякартина формируется в виде одного (в =2 л1) сектора с угловым размером р 1 =, т.е,у 2 - это угол, на который эа времяповорачивается метка, т,е,2 л ГО 2 л1 =Ю =Тв 1 К При в = 1 неподвижная стробоскопическая картина представляет собой видимый2 лсектор с угловым размером р 1 = . Пусть5 теперь в = 2, т,е. 11 = 2 Ь, Т 1 = 1/2 Т. Так какза один оборот, т,е, за время Т, происходятдве вспышки длительностью1 Тц = -- ,210 то сформированная картина будет представлять собой два видимых сектора (в = 2)с угловым размером1 2 л 2 лф е,2 2115 Аналогично при в = 3 получим 3 видимых сектора с угловым размером1 2 л 2 лф 3 = -3 ЗЕВ общем случае при г 1 = в 1 или Т 1 =20 1= -Тв, то за один оборот вала происходитвв вспышек и неподвижная стробоскопическая картина сформируется в виде в видимых секторов с угловым размером25 1 2 л 2 лв в 1Видимые сектора разделяются неосвещенными интервалами с угловым размером2 л - м30 фпПокажем теперь, что неподвижная стробоскопическая картина при 1 1, не образуется, если выполняется соотношениеп 135где в и- целые числа при 11 1, в.Случай 1 = 1 рассмотрен выше, т.о.=2,3,4, а в = 3,4 5 Если обозначить угловое положение оптической метки в моментначала генерации первой вспышки за р,смысл соотношенияП 1б 1 = - 1 взаключается в том, что следующее совпадение момента начала генерации вспышки смоментом, когда меткаснова займет положение р, повторится через время, в тече 1ние которого произойдет в вспышек, а валсделаетоборотов. Это время можно назвать периодом Тск формирования неподвижной стробоскопической картины, Еслизасветку вести как в прототипе короткимивспышками, то неподвижная стробоскопическая картина сформируется в виде в видимых изображений оптической метки,равномерно, с шагомрасположенных по радиусам на торце вала.В нашем случае равномерно с шагомфвбудут расположены начала видимых секторов, соответствующие моментам начала генерации вспышек, Размер видимых секторов равен углу поворота оптической метки за время 1 действия вспышки, Это время минимально при 1 = 2 и равно в этом случае половине периода следования вспышек1211 2 п 1 ЬвОтсюда минимальная длительность вспышки, т,е, ждущий случай, будет при= 2т=1гп т 1За это время метка повернется на угол27 гтв 2 лср = в 1 -=, так как в = 2 л Ьв,П 1 1 вт,е, р = уЪ, - это означает, что "конец" видимого сектора всегда совпадет с "началом"другого, одного иэ гп видимого сектора и запериод Тск призойдет полная с углом 2 л)засветка торца вала, но это означает, чтоформирования неподвижной стробоскопической картины не происходит,При 211 увеличивается длительность вспышки, при2 также происходитувеличение длительности вспышки, а этоприводит к увеличению угловых размероввидимых секторов.и они начинают перекрываться, что не приводит к нарушению полной засветки торца вала.Таким обРаэом, пРи 11 1 в любой неподвижной стробоскопической картине,сформированной в соответствии с заявленным способом, однозначно соответствуетсоотношение частот11- =гп п 1=1 2,3впричем картина представляет собой п 1 видимых секторов с угловым размером2 лф =вкоторые равномерно с угловым интервалом2 ж - арасположены на торце вала,РассмотРим Далее пРимеР пРи 11Ьвили, что тоже самое, пРи Т 1 Тв ДлЯ УпРощения целесообразно вначале ограничиться случаем 211 1 в(или Т 1 2 Т,).При этом длительность вспышки оказывается равной С= - Т 1 , 2 11,1 2 Твт е, даже, если К = 2, то 1в, Но это означа- ет, что видимый сектор имеет угловой раз 5 мер р 27 г, т.е. одной вспышкойвысвечивается весь торец вала, и формирование неподвижной стробоскопическойкартины невозможно - она "засвечивается".ПУсть тепеРь 2 ТвТ 1Тв ПРи любом10 значении Т 1,лежащем в этом интервале, неможет сформироваться неподвижная стробоскопическая картина, состоящая из одного видимого сектора, т.е. число секторовп 12, так как один сектор формируется15 только при Т 1 = рТв, где р = 1,2,3, иботолько в этом случае моменту начала генерации вспышки соответствует одно и тожеугловое положение метки, так как за периодследования вспышек Т 1 вал б с меткой 520 поворачивается на целое число оборотов р,Кроме того, если выполняется неравенство2 ТвТ 1 Т то всегда, даже при 1 = 2,Твдлительность вспышки т- , а так как за225 это время метка повернется на угол у ) л,то при каждой вспышке высвечивается сектор с угловым размером р л. Так как завремя Т 1 метка поворачивается на угол у,меньший 2 л, то во время генерации последующих световых вспышек высвечиваемоеугловое положение сектора каждый раз сдвигается на угол р . Если при этом Т 1 Тв, тозрительно это воспринимается как враще 35 ние видимого сектора (который неподвижентолько при Т 1 = Тв), При увеличении периодаследования вспышек Т 1 сначала увеличивается скорость вращения сектора, а затемвращающийся сектор воспринимается как40 слитное изображение - виден освещенныйторец вала,Таким образом, в предложенном способе обеспечивается получение однозначногосоответствия частоты следования световых45 импульсов и частоты вращения вала и повышается надежность измерений.Формула изобретенияСпособ измерения скорости вращениявала, заключающийся в засветке оптиче 50 ской метки, нанесенной на торец вала, последовательностью световых вспышек, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения надежности измерений, засветку оптической метки и роводят с частотой55 слеДованиЯ вспышек, Равной т 1 = п 1 тв, гДещ .= 1,2,3,.при длительности 1 вспышек -т = 1/И 1, где 2К1.