Устройство для измерения параметров свободных крутильных колебаний объектов

)5 6 1/О ВТОРСКОМУ С ЕЛЬСТВ мери- овымени счет лок 5 В. И. Левиото 14 и льзусчет мени йст, адла Дь Фи ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ(56) Авторское свидетельство СС М 691697, кл. 6 01 Н 1/10, 1978.Авторское свидетельство СС %781599, кл. 6 01 Н 1/10, 1980,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СВОБОДНЫХ КРУТИЛЬНЫХКОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к виброиэтельной технике, Цель изобретения - и шение точности и уменьшение вре определения декремента затухания за дискретизации процесса измерений. Б считывания преобразует колебания с вого луча в электрические импульсы, рые считаются двоичными счетчиками 16. В качестве счетчика времени испо ется генератор 13 опорной частоты, Ра декремента затухания по меткам вре производится вычислителем 21, связан с оперативным запоминающим устро вом 15 посредством шин 18 - 20 данных реса и управления. 2 ил.Изобретение относится к виброизмери тельной технике, в частности к системам для измерения параметров свободных крутильных колебаний, и может быть использовано при проведении физико-механических испытаний материалов и образцов,Цель изобретения - повышение точности при больших значениях декремента затухания и уменьшение времени измерения при малых значениях последнего эа счет дискретизации измерений и вычисления декремента для каждой полуволны колебаний.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - график затухающих колебаний.Устройство содержит осветитель 1, выполненный в виде источника 2 света и закрепленного на объекте 3 зеркала 4, блок 5 считывания, выполненный в виде трех фотоэлектрических приемников 6-8, установленных в фиксированных точках относительно положения равновесия и оптически связанных с зеркалом 4, три формирователя 9-11 импульсов, входы которых соединены соответственно с выходами фотоэлектрических приемников 6-8, схему ИЛИ 12, входы которой соединены с выходами формирователей 9-11 импульсов, соединенные генератор 13 опорной частоты и первый двоичный счетчик 14, оперативное запоминающее устройство 15 (ОЗУ), второй двоичный счетчик 16, первый вход которого соединен с выходом третьего формирователя 11 импульсов, триггер 17, 3-вход которого соединен с выходом первого формирователя 9 импульсов, а выход - с вторыми входами двоичных счетчиков 14 и 16, шину 18 данных, соединенную с выходом первого двоичного счетчика 14 и первым выводом ОЗУ 15, шину 19 адреса, соединенную с вторым выводом ОЗУ 15, шину 20 управления, соединенную с третьим и четвертым выводами ОЗУ 15, с выходом схемы ИЛИ 12 и соединенными между собой выходом двоичного счетчика 16 и В- входом триггера 17, вычислитель 21, связанный с шинами 18 - 20 данных, адреса и управления, и блок 22 индикации, входы которого соединены с шинами 18-20 данных, адреса и управления.Устройство работает следующим образом.Испытываемый образец 3 закручивается на угол а 0, превышающий ап, соответствующий амплитуде Ап, и устройство начинает совершать крутильные колебания, вследствие чего луч от источника 2 света, отражаясь от зеркала 4, совершает колебательные движения вдоль блока 5 считыва 5 10 1520 25 30 35 4050 ния и последовательно освещает фотоэлектрические приемники 6-8,Начальная амплитуда светового луча Ао несколько превышает исходную амплитуду Ап (фиг, 2).В моменты прохождения световым лучом фотоэлектрических приемников 6 - 8 формирователи 9-11 формируют в моменты времени 11, 12, тз, т 4,.л 1 соответствующие импульсы. Так на графике на фиг, 2 в моменты времени 11, М, ч формируются импульсы запуска с первого фотоэлектрического приемника 6, в 12, 15, тв, 111, 112 - импульсы декремента затухания с второго фотоэлектрического приемника 7, в сз, И, Ю, Оо, т 1 з,114 - импульсы измерения периода колебаний с третьего фотоэлектрического приемника 8.В исходном состоянии первый двоичный счетчик 14 обнулен, второй двоичный счетчик 16, предназначенный для счета числа циклов измерения периода, предварительно установлен на определенное число циклов, Вторые входы двоичных счетчиков 14 и 16 предназначены для их останова при поступлении на данные входы логического "0". Первые входы являются счетными, В исходном состоянии на выходе триггера 17 уровень логического "0".В начале колебаний первый импульс в момент времени т 1(фиг. 2) поступает с первого фотоэлектрического приемника 6 и формируется формирователем 9 импульсов. Этот импульс запуска устанавливает на выходе триггера 17 уровень логической "1", что открывает двоичные счетчики 14 и 16,На первый (счетный) вход первого двоичного счетчика 14 начинают поступать временные импульсы с генератор "а 13 и он начинает заполняться, Одновременно йа выходе схемы ИЛИ 12 формируется импульс записи содержимого первого двоичного счетчика 14 через шину 18 данных в ОЗУ 15. В момент времени т 2 на выходе второго фотоэлектрического приемника 7 возникаетимпульс, который формируется формирователем 10 импульса и через схему ИЛИ 12 производит запись очередного содержимого первого двоичного счетчика 14 в ОЗУ 15,В момент времени 1 з на выходе третьего фотоэлектрическогоприемника 8 возникает импульс, который формируется формирователем 11 импульсов и аналогичным образом через схему ИЛИ 12 производит запись содержимого первого двоичного счетчика 14 вОЗУ 15 и записывается во второй двоичныйсчетчик 16, Таким образом, с момента времени 11 начинается заполнение первогодвоичного счетчика 14 временными импуль сами с генератора 13 опорной частоты.35 На каждое прохождение световым лучом каждого из фотоприемников 6-8 формируется импульс записи в ОЗУ 15 содержимого первого двоичного счетчика 14 через шину 18 данных. Второй двоичный 5 счетчик 16 производит подсчет количества циклов измерения периода. При подсчете необходимого числа циклов на выходе второго двоичного счетчика 16 формируется импульс, который поступает на второй вход 10 триггера 17 и устанавливает на выходе уровень логического "0", что приводит к останову обоих двоичных счетчиков 14 и 16, при этом этим импульсом через шину 20 управления происходит запуск вычислителя 21. 15График затухающего колебания (фиг. 2) описывается заранее известной функцией, имеющей видА=Ао (Р.ТЛ) где А - текущее значение амплитуды коле баний;Ао - начальное значение амплитуды колебаний; 3- декремент затухания; Т - период колебания; . 25 1 - текущее значение времени; 1(ВТ, т) - функция, зависящая отр и Т. Выражение для амплитуд А 1 и Ап в моменты времени т 5, 16, т 7, Ю А 1=-Ао1(В,Т, т 5)=Ао 1(ДТ, 18), 30 Ап=Ао 1(ф,Т, С 6)=Ао т(Р,Т, т 7). Получают систему уравнений с тремя неизвестными Ао, Р и Т (эначения А и Ап заранее известны): А 1=Ао Ф(Р,Т, 15), Ап=Ао 1(Р,Т, тб) Т =9 - тз. Решив эту систему, возможно найти Ри Т. Поскольку в ОЗУ 15 записаны значения временй прохождения световым лучом 40 фотоэлектрических приемников 6-8 для нескольких периодов, то вычислитель 21, решив систему уравнения относительно р и Т для одного периода, может усреднить значения декремента затухания и периода за 45 несколько колебаний.Таким образом, измерение периода и декремента начинается с момента времени т 4, т. е. практически сразу после начала колебаний. В известном устройстве измере ние периода и декремента затухания начинается только после того, как амплитуда колебаний Ап станет равной точке расположения первого фотоэлектрического приемника б. При малом декременте зату хания количество колебаний до начала измерения может быть значительным, что увеличивает время измерения, При малом декременте число колебаний до уменьшения амплитуды до второго фотоэлектриче-=ского приемника 7 в известном устройстветакже значительно, что приводит к увеличению времени измерения.В известном устройстве для начала измерения необходимо совпадение амплитуды колебания светового луча с расположением первого фотоэлектрического приемника б. На практике же, особенно при больших значениях декремента затухания, происходит только двойное пересечение световым лучом фотоэлектрического приемника 6. На фиг. 2 точки т 6 и т 7, а затем амплитуда уменьшаются до А 2, что не вызываетсрабатывания первого фотоэлектрическогоприемника 6 и устройства в целом. Предлагаемое устройство лишено этого недостатка, что повышает надежность срабатыванияустройства.При больших значениях декремента затухания (фиг, 2) количество полных колебаний И=2 до уменьшения амплитуды довеличины А 1, При этом не учитываются неполные колебания, что приводит к большимпогрешностям измерения декремента затухания,Предлагаемое устройство лишено этогонедостатка, так как вычисление декрементапроисходит для каждой полуволны колебания. По окончании вычислений результатотображается на блоке 22 индикации,Частота б генератора 13 опорной частоты выбирается исходя из требуемой точности измерения периода колебаний. Так приточности измерения + 0,01 с б=100 Гц.Разрядность первого двоичного счетчика14 (одновременно и шины 18 данных) определяется полным временем измерения периода колебаний и декремента затухания.Разрядность определяется по формулеП 1092(деизм тг),где и - разрядность шины 18 данных;тизм - максимальное время измерения;1 г - частота генератора 13 опорной частоты.П ри виэм=600 с, 1 г 100 Гци о 92(600 100) = 15,9, т. е. и. Приэтом тимм =655 с.Объем ОЗУ 15 определяется количеством заносимых в него точек времени. Такпри количестве циклов К=100 максимальноечисло точек гп=100 6+3=603, где 6 - числоточек на период (14, т 5, ы, с 7, 18, т 9);3 - начальные точки (т 1, 12, тз).Объем ОЗУ равен т Х п=б 03 16=9648 бит(120 б байт), т, е, достаточен объем ОЗУ -2 Кбайт.Таким образом, за счет дискретизацииизмерения колебаний, т, е, перевода перио.1640554 4 ЬгУ Составитель Ю.КругловРедактор Е.Папп Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец аказ 1013 Тираж 321 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 да и соответствующих амплитуд колебаний в количество считываемых импульсов, устройство позволяет сократйть время измерения при малых значениях декремента затухания и повысить точность при больших значениях декремента затухания. Формула изобретения Устройство для измерения параметров свободных крутильных колебаний объекта, содержащее осветитель, выполненный в виде оптически связанных источника света и закрепленного на объекте зеркала, блок Считывания, выполненный в виде трех фотоэлектрических приемников, предназначенных для установки в фиксированных точках относительно положения равновесия и оптически связанных с зеркалом, и три формирователя импульсов, входы которых соединены с выходами соответствующих Фотоэлектрических приемников, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени измерения, оно снабжено схемой ИЛИ, входы которой соединены с выходами формирователей импульсов, соединенными генератором опорной частоты и первым двоичным счет чиком, вторым двоичным счетчиком, первыйвход которого соединен с выходом третьего формирователя импульсов. триггером, 3- вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, а выход - с вто рыми входами двоичных счетчиков, шинойданных, соединенной с выходом первого двоичного счетчика, шиной адреса, шиной управления, соединенной с выходом схемы ИЛИ и с соединенными между собой выхо дом второго двоичного счетчика и й-входомтриггера, оперативным запоминающим устройством, связанным одним выводом с шиной данных, одним - с шиной адреса и двумя -с шиной управления, вычислителем, 20 связанным с шинами данных, адреса и управления, и блоком индикации, входы которого соединены с шинами данных, адреса и управления.