Устройство для измерения и регистрациивиброударных сигналов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Соцналнсткческих Республик(22) Заявлено 080679 (21) 2778808/18-21с присоединением заявки Ио(51)М. Кл,з С 01 й 19/00С 06 Г 3/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 681327. .11(088.8) Дата опубликования описания 103.81(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГИСТРА ВИВРОУДАРНЫХ СИГНАЛОВИзобретение относится к электро- измерительной технике и предназначено для использования при экспериментальном исследовании устойчивости раэлич 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 11. ь оказываетсяаточной. С больуществляется,е низкочастотныхКроме того,устройства для,выше функцийся большой объемтота дискретиэас учетом верх Однако его точнос в ряде случаев недос шими погрешностями о в частности, измерен составляющих сигнало при применении этого выполнения отмеченных в нем предусматривае памяти, поскольку ча ции выбирается обычн ней границы полосы пропусканиямерительного тракта.Наиболее близким техническшением к предлагаемому являетсройство для измерения и региствиброударных сигналов, содержаналого-цифровой преобразоватевхо кото ого соединен со вхо им рея уст. -рацииащеель,д р дом порогового блока, а выход - с первымвходом блокапамяти, блок управления записью, вход которого подключенк выходу порогового Йтока, формирователь адреса, выход которого соединенсо вторым входом блока памяти, блокпереключения частот, состоящий иэдешифратора, подключенного к выходамсчетчика импульсов, и ключей, установленных между выходами дешифратораи третьим входом блока памяти 2).Недостатки указанного устройстватакже связаны с невысокой точностьюизмерения низкочастотных составляющихколебаний, содержащихся в широкополосном виброударном .сигнале, на фоневысокочастотных колебаний и с большимобъемом регистрируемой информации,обуславливающим наличие блока памятибольшой емкости.Целью изобретения является повышение точности измерения и сокращениеизбыточности регистрируемой информации.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения и регистрации виброударных сигналов, содержащее айалого-цифровой преобразо-ватель, вход которого соединен совходом порогового блока, а выход -с первым входом блока памяти, блокуправления записью, вход которогоподключен к выходу порогового блока,формирователь адреса, выход которогосоединен со вторым входом блока памяти, блок переключения частот, состоящий иэ дешифратора, подключенно го к выходам счетчика импульсов, иключей, установленных между выходами 5дешифратора и третьим входом блокапамяти, введены полосовые фильтры,усилители, блоки задержки, делительчастоты и дополнительные ключи, причем входы всех полосовых фильтров 20соединены с общим входом устройства,выход первого полосового Фильтра подключен ко входу аналого-циФровогопреобразователя через соответствующиеусилитель и дополнительный ключ, авыход каждого из остальных полосовыхфильтров - через соответствующие усилитель, блок задержки и дополнительный ключ, выход блока управления записью соединен со входом счетчика импульсов, входом делителя частоты ичетвертым входом блока памяти, выходыделителя 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 устройства для измерения и регистрации виброударных сигналов.Устройство содержит полосовыефильтры 11 -1, усилители 2 -2, блоки 3 -3задержки, ключи 4-4 45аналого-цифровой преобразователь(АЦП) 5, блок б памяти, пороговыйблох 7, блок 8 управления записью,счетчик 9 импульсов, делитель частоты 10, блок 11 переключения частотс дешифратором 12 и ключами 13 -13 и,формирователь 14 адреса. При реализа-,ции предлагаемого устройства широкаяполоса частот (от нижней границы Гдо верхней границы Г), в которойнеобходимо регистрировать видроударный процесс, разбивается на ряд узких полос Г - 5, Если - = К,Г 111а число узких полос составляет и,то необходимое число регистрируемых 40точек процесса М определится выра-,жениемй., = 4 Ки,где 9 - избыточность по опросу.(4) Разделив выражене (4 ) на выражение (2) с учетом ссат 5 ошсня (3),ГвможнО для Значений Г -Бы 55 знть коэффициент выигрьп 5 а в объеме регистрируемой инФормацииГб0. (5) где 3 - основание натурального логарифма.Известно, что амплитуда ударного ускорения является Функцией квадрата частоты колебаний, Поэтому для увеличения точности измерения коэффициент усиления сигнала ца разных частотах должен быть Функцией, обратно пропорциональной квадрату частоты. В этом случае при оптимальном (с точки зрения объема регистрируемой информации) разделений полосы измерения Гн -Г 8 на и узких полос коэффициент усиления Мг, в каждой полосе частот будет определяться выражением М,.=М, Е2(и-и)(6) где г - порядковый номер узкой полосы, начиная с нижней частоты Гц.(г1,2,3и).Предлагаемое устройство работает следующим образом.Электрический сигнал, эквивалентный физической величине виброударного процесса, поступает на и параллельных входов полосовых фильтров 1-1 и. 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 4поступает на вход АЦП 5. Мгновенные значения входного сигнала, представленные в цифровом коде, с выхода АЦП 5 подводятся к блоку б памяти. Если амплитуда входного импульсного сигнала превышает уровень При измерении и регистрации внброударного сигнала с помощью известных устройств обычно регистрируется процесс ца временном участке, равном периоду колебании ца ццжцей частоте, с частотой опроса, выбра 5 цой исходя из значения верхней частоты. В этом случае число точек 1, которое необходимо зарегстрровать, будет равно813265 сигнала с шагом дискретизации, рав-2ным дс, = 2 ьс=Г, с помощьюГВАЦП 5 преобразуются в цифровой коди записываются в блоке памяти б. В 5. это время на входы формирователя 14адреса и блока б памяти поступаютсинхроимпульсы с выхода ключа 13с частотой следования Г = в . ПосГодле записи в блоке б памяти А выборокс частотой дискретизации Гсрабатывает счетчик 9 импульсов и вышеописанный процесс измерения и регистрации импульсного сигнала в следующейполосе частот повторяется снова, но 15 уже с частотой дискретизации ГГздИ.4Регистрация виброударного сигналабудет закончена после того, как вблоке б памяти будут записаны последние Л выбооок мгновеных значенийимпульсного сигнала в самой низкочастотной полосе, а именно, сигнала,прошедшего через полосовой фильтр1 усилитель 2 с коэффициентом 25 усиления Ы, блок 3 задержки ссд ., = Г , ключ 4 и записанногос шагом дискретизации а., = 2" л с .и Гр 2 д- Ъ,блок задержки и додолнительный ключ,выход блока управления записью соединен со входом счетчика импульсов,входом делителя частоты и четвертым,запуска порогового блока 7, то последний срабатывает и на блок 8 управления записью поступает разрешение на регистрацию импульса, т.е.блоком б памяти начинают записываться мгновенные значения импульсного процесса с шагом дискретизации ь1Шаг дискретизации задаетсяГВблоком 8 управления записью и делителем 10 частоты. На выходе делителя 10 частоты формируется ряд пропорциональных частот дискретизации1 связанных между собой соотношением где о = 1,2о.Ряд частот Г Г поступает на входы соответствующих ключей 13 -13, Управление ключами 13,-13 осуществляется с помощью дсшифратора 12, выходные сигналы которого открывают тот или иной ключ, При ачале регистрации виброударного сигала открыт ключ 13,. В связи с этим через него проходят на входы Формирователя 14 адреса и блока б памяти синхроимпульсы с частотой следования Г, с помощью которых и задается требуемый шаг дискретизации сигнала После записи в блоке б памяти А выборок (А =1 ) счетчик 9 импульсов, на вход которого с выхода блока управления записью о поступают импульсы с частотой Г =Гв, переключается и ко входу дешифратора 12 будет подведена другая кодовая комбинация, В соответствии с этой новой кодовой комбинацией дешифратор 12 закрывает ключи 4 н и 13 и открывает ключи 4и 13 п л. К этому времени на вход ключа 4а следовательно и в АЦП 5, поступает измеряемый сигнал, прошедший через более низкочастотный полосовой фильтр 1 , усиленный в И ., раэ усилителем 2и за 8 держанный на время с = - блоб ком Зтзадержки. Время задержки входного измеряемого сигнала каждым из блоков 3-3задержки задается тактовой частотой, которая подводится к их управляющим входам с делителя 10 частоты и составляет величи- ну РсВ(9)Таким образом, в каждой полосе частот измеряемый сигнал задерживается на время; равное максимальному периоду колебаний в предыдущей более высокой полосе частот. С выхода ключа 4выборки импульсного измеряемого 35 40 45 50 55 60 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, блокуправления записью, вход которого поднлюче 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 повышеия точности измерения и сокращения избыточности регистрируемой информации, в него введены полосовые Фильтры, усилители, блоки задержки, делитель частоты и дополнительные ключи, 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 усилительвходом блока памяти, выходы делителя813265 Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 9 3483528,кл. 340-173, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР 9 618734, кл. С 06 Г 3/00. 1977.Составитель Л, МорозовПогориляк Техред Т.йаточка Корректор С. Шекмар актор Тираж 732 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, Раущил частоты подключены к управляющим вхо.дам блоков задержки и сигнальным входам кщ аей блока переключения частот,управляющие входы которых соединеныс выходами дешиФратора, а выходы -со входом Формирователя адреса. Подписнокомитета СССоткрытийкая наб., д.