Устройство для определения коэффициента средней длины волны

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПА 1 ЕНТУ пц 657769 й к пате) Приорите осударственный номнт СССР по делам изобретений и открытийата опубликования описа 72) Авторн изобрет Иностранцы Роберт Клод Спрэг и Дэвид Джон УайтхаИностранная фирма Дзе Рэнк Организейшн ЛимитедЗаявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ ВОЛНЫИзобретение относится к специализированным срсдствам вычислительной техники и предназначено для определения коэффициента средней длины волны, в дальнейшем понимаемого как отношение функции некоторого аргумента к среднему абсолютному значению скорости ее изменения (т.е. к среднему абсолютному значению производной указанной функции аргументов).Известно устройство для определения среднего значения случайного сигнала 11 О которое в сочетании с индукционным датчиком, генератором, фазочувствительным выпрямителем и фильтрами может определять среднее значение линии профиля поверхности. Однако эта характеристика не является достаточно информативной, так как не зависит от скорости изменения сигнала.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные датчик, усилитель, фазочувствительный выпрямитель, фильтр верхних частот, фильтр нижних частот, двухполупериодный выпрямитель, интегратор, выход которого подключен к ключевому входу аналогоцифрового блока деления, выход которого соединен с индикатором, другие входы датчика и фазочувствительного выпрямителя соединены с выходом генератора несущей частоты 2.Целью изобретения является упрощение устройства.Эта цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены генератор уровня, детектор пересечений и счетчик, разрядные выходы которого соединены с цифровым входом аналого-цифрового блока деления, первые входы детектора пересече ний и генератора уровня подключены к вы.ходу фильтра нижних частот, второй вход детектора переесечений соединен с выходом генератора, а выход подключен ко входу счетчикаНа чертеже показана блок-схема устройства. Плечо мерительного штифта 1 находится в контакте с исследуемой поверхностью. Другое плечо мерительного штифта соединеио с якорем из мягкого ферромагнита, который является подвижным, для того чтобы дифференцировано измечять индуктивность двух симметричных катушек,составляющих датчик 2, Держатель мерительного штифта и датчик совершают поступательное движение параллельно исследуемой поверхности, при этом мерительныйштифт отслеживает профиль неровностейна поверхности.Движение мерительного штифта перпендикулярно к поверхности создает изменения индуктивности в катушках датчика, Катушки соединены в дифференцирующую цепьи запитываются сигналом синусоидальнойформы от генератора 3 несущей частоты.Выходные сигналы от катушек зависят отизменяющейся индуктивности и объединены для формирования сигнала с баланснойили двойной модуляцией.Этот сигнал усиливается усилителем 4и демодулируется фазочувствительным выпрямителем 5. Сигнал профиля на этой стадии содержит составляющие, обусловленные смещением (средний уровень постоянного тока, определяемый положением мерительного штифта), искажением формы (отклонением поверхности от заданной формы),волнистостью (периодическая волнистостьповерхности), а также шероховатостью (исследуемая микроструктура) .Нежелательные составляющие сигналафильтруются после его прохождения черезфильтр верхних частот 6, граничная частота которого соответственно подобрана.Сигнал профиля проходит через фильтрнижних частот 7, имеющий граничную частоту приблизительно на шесть октав выше,чем у фильтра верхних частот 6. Затем сигнал двухполупериодным выпрямителем 8,интегрируется по полному перемещению мерительного штифта и накапливается в интеграторе 9.Сигнал шероховатости с выхода фильтра нижних частот 7 также подается на входдифференцирующей цепи, роль которой выполняет генератор уровня 10.Поскольку крутизна кривой является дифференциалом ее амплитуды, она в первомприближении пропорциональна величине,определяемой отношением заданного градиента амплитуды к градиенту расстояния.В предлагаемом устройстве градиентысигнала устанавливаются как сигналы равного интервала в генераторе 10 уровней отсчета, причем каждый сигнал связан с детектором пересечений 11. Детекторы пересечений формируют триггерные импульсыв момент регистрации пересечения опорного напряжения, и поскольку время пропорционально расстоянию, крутизна будет представлена частотой триггерных импульсов.Когда крутизна сигнала велика, частота импульсов выше и, наборот, частота мала, если крутизна сигнала мала,Для того, чтобы получить среднее значение крутизны, скорость импульсов надопроинтегрировать и запомнить; это осущест формула изобретения 45 50 55 15 20 25 Зо 35 40 вляется путем подсчета триггерных импульсов счетчиком 12.Уровень отсчетного напряжения выбирается не произвольным. Прибор измеряетсреднее значение асболютной величины сигнала и при определении диапазонов шкалыдля этой цели переключателем диапазонов13 устанавливаются уровни отсчетного напряжения.Блок 14 представляет собой аналого-цифровой блок деления, содержащий автоколебательный усилитель с входным резисторомК и формирующий выходной сигнал, пропорциональный 1 ЯЙ, где 6 - проводимость цепи обратной связи 15. Эта цепьсодержит набор подключаемых резисторов,с помощью счетчика 12, в котором накапливается код, пропорциональный среднему значению скорости входного сигнала.Выходной сигнал усилителя блока деления 14 соответствует величине коэффициента средней длины волны и регистрируется измерителем 16 с линейными шкалами., Иногда возникают трудности при попытке измерить коэффициент средней длиныволны некоторых профилей, например с прямоугольными выступами, которые производят сигналы сложных гармоник,На практике было обнаружено, что нужная величина не может быть получена, покавысокочастотные составляющие не отсекутся на уровне выше 6 дб на октаву, и длятого, чтобы обеспечить это условие, в цепьпредлагаемого устройства включаетсяфильтр нижних частот 7,При практической реализации устройства необходима также фильтрация для устранения вибрации и посторонних шумов, ииз теоретического рассмотрения было найдено, что оптимальная переходная частотаприблизительно в 50 - 100 раз выше, чему фильтра нижних частот, и поскольку коэффициент средней длины волны не зависиткритически от величины верхней частотывысокочастотного перехода для удобствавыбрана ширина полосы, равная 100. Устройство для определения коэффициента средней длины волны, содержащее последовательно соединенные датчик, усилитель, фазочувствительный выпрямитель, фильтр верхних частот, фильтр нижних частот, двухполупериодный выпрямитель, интегратор, выход которого подключен к ключевому входу аналого-цифрового блока деления, выход которого соединен с индикатором, другие входы датчика и фазочувствительного выпрямителя соединены с выходом генератора несущей частоты, отличаюи 1 ееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены генератор уровня, де657769 кийКорректорПодписноеССР Составитель В. Жовинс я Техред О Луговая Тираж 779 И ПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий Москва, Ж - 35, Раушская наб.,ППП Патент, г. Ужгород, ул. ПроГриченк эктор Н. Кааз 1649/64ци 4/5ктная,11303филиал тектор пересечений и счетчик, разрядные выходы которого соединены с цифровым входом аналого-цифрового блока деления, первые входы детектора пересечений и генератора уровня подключены к выходу фильра нижних частот, второй вход детектора пересечений соединен с выходом генератора уровня, а выход подключен ко входу счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Жовинский В. Н., Арховский В. Ф. Корреляционные устройства, Энергия, М., 1974, с. 70.2. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, Энергия, М., 1972, с. 100.