Устройство для измерения частоты вращения

1615616 ния с частотой, подлежащей измерению, на выходе перемножителя 4 появляется Напряжение, которое поступает на первый вход первого фазового дискримина 5 тора 5, На второй его вход поступает напряжение от управляемого фазовраща еля 9. Первый фазовый дискриминаторгенерирует на выходе напряжение шибки, которое поступает в первый фиЛьтр б низких частот, где сильно ослабляются высокочастотные составляющие, Сглаженное напряжение поступает в усилитель 7 напряжения, где усиливается и поступает на вход управляемого генератора 8. При равенстве частот напряжений на входах первого фа 3 ового дискриминатора 5 на.ступает Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения частоты вращения,и может быть использовано в качестведатчика частоты вращения в системахЭлектропривода,Цель изобретения - повышение точ 30ности и расширение диапазона изме 1 ения.На чертеже представлена Функциональная схема устройства для измерения частоты вращения.Устройство содержит тонкую магнит 35ную пленку 1, нанесенную на виброудафопрочную подложку и закрепленную наФси вращения, первую 2 и вторую 3 магнитные головки, оси которых взаимопер 40пендикулярны, перемножитель 4, первыйфазовый дискриминатор 5, первый фильтрб низких частот, усилитель 7 напряжения, управляемый генератор 8, управляемый фазовращатель 9, второй фазовый дискриминатор 10, задающий генератор 11, второй фильтр 12 низких час -тот, индикатор 13, однопозиционныйпереключатель 14, усилитель 15 мощности, электродвигатель 16. Входы пе 50ремножителя 4 соединены с первой 2и второй 3 магнитными головками соответственно, а его выход - с первымвходом первого фазового дискриминатора 5, Выход первого фазового дискриминатора 5 соединен с входом первого55фильтра б низких частот, выход которого подключен к входу усилителя 7 напряжения. Вход управляемого генератора синхронный режим работы устройства,Затем подбирают частоту выходногонапряжения задающего генератора 11таким образом, чтобы разность частотнапряжений на входах второго фазового дискриминатора 10 равнялась нулю.После этого замыкают однопозиционныйпереключатель 14, и электродвигатель16 поворачивает управляющий элементуправляемого фазовращателя 9 на угол,при котором разность фаз напряженийна входах второго фазового дискриминатора 10 будет равна 90 ,. При этомвыходное напряжение устройства, снимаемое с усилителя 7 напряжения, линейно зависит от измеряемой частотывращения. 1 ил,8 соединен с выходом усилителя 7 напряжения, а выход - с входом управляемого фазовращателя 9. Выход управляемого фазовращателя 9 соединен с вторыми входами первого 5 и второго 10 Фазовых дискриминаторов. Выход задающего генератора 11 подключен к первому входу второго фазового дискриминатора 10, выход которого соединен с входом второго фильтра 12 низких час-, тот, Выход второго фильтра 12 низких частот соединен с входом индикатора 13 и подвижным контактом однопозиционного переключателя 14, Вход усилителя 15 мощности соединен с неподвижным контактом однопозиционного переключателя 14, а выход - с входом электродвигателя 16, Выход .электродвигателя 16, которым является его вал, соединен с управляющим элементом управляемого фазовращателя 9. Выход усилителя 7 напряжения является выходом всего устройства.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии при неподвижной тонкой магнитной пленке 1 на входе управляемого генератора 8 нет сигнала 01 1= О). Без вхоцного сигнала управляемый генератор 8 настроен на свободную, например центральную, частоту диапазона. При вращении тонкой магнитной пленки 1 вокруг оси вращения с частотой, подлежащей измерению, из-за эффекта Барнетта в плоскости пленки возникает вектор намагниченнос1615616где е, е -ЕГ Е 35 ти М, поведение которого описываетсядифференциальным уравнением- +и -- +1 о 1 язеп 2 Щ-Яс) .= 05де Я - текущее значение угла междувектором намагниченностиМ и осью легкого намагничивания пленки (ОЛН);9 - магнитная вязкость пленки 1; 101 оо - магнитная постоянная;- гиромагнитное отношение;- константа анизотропии пленки 1;Я - частота вращения пленки 1,подлежащая измерению;- время.Решением данного уравнения является функция Ц = Я Т - 0,51, гдеМ 20= агся 1 п- - так как она обращает вцтожяество исходное дифференциальноеуравнение. Анализ полученного решения показывает что вектор .намагниФФченности М вращается в плоскости 25тойкой магнитной пленки 1 вокруг осивращения пленки с той же частотой, скакой вращается сама пленка, не только отстает от оси легкого намагничивания пленки, которая вращается вместе с пленкой, на угол 0,51.Вращение вектора намагниченностиМ приводит к изменению намагниченности пленки 1 в направлениях х и у соответственно по законам,М 1 = Мсоя( = Мсоя(ЯТ - 0,5);М = Мя 1 пС = Мядп(ОС - 0,5),где . М - максимальное значение намагниченности пленки;М, М - намагниченность пленки . 40соответственно в направлениях х и у.Так как намагниченность пропорциональна индукции, то индукция изменяется по законамВ = Всоя(Яг. - 0,51);В-- Вядп(ЯС - 0,54),где В - максимальное значение индукции в пленке 1;Ву, В - индукция соответственнов направлениях х и у.В соответствии с законом электромагнитной индукции изменение индук. ции.в направлениях х и у, а следовательно, и в магнитных головках 2 и3 приводит к появлению ЭДС самоиндукции на выходе этих головок, а именное 1, = -Еяп(ЯГ - 0,51);е = +Е соя(ЯС - 0,5),ЭдС самоиндукции"соответственно на выходемагнитных головок 2и 3;максимальные значенияэтих ЭДС самоиндукции,Перемножитель 4 перемножает эти ЭДС самоиндукции, и на его выходе появляется напряжениео01 = ее = Юяп(2 Ос -- 180 ), где У - максимальное значение выходОного напряжения перемножителя;Б 1, - выходное напряжение перемножителя. Напряжение поступает на первыйвход первого фазового дискриминатора 5, а на второй его вход - напряжение с выхода управляемого фаэовращателя 9. Первый фазовый дискриминатор 5генерирует на выходе напряжение ошибки Н зависящее от разности частоти фаз между напряжениями Б и и БНапряжение Н содержащее большое число комбинационных спектральных составляющих, поступает в первый фильтр6 низких частот, где сильно ослабляются высокочастотные составляющие. Затемсглаженное напряжение поступает в усилитель 7 напряжения, где усиливаетсяи поступает на вход управляемого генератора 6. Опорное напряжение Но свыхода управляемого генератора 8 поступает на вход управляемого фаэовращателя 9, где сдвигается по фазе наугол 1 я, гдея - фазовый сдвиг,вносимый управляемым фазовращателем9. Выходная частота управляемого генератора 8 меняется таким образом, чтобы с уменьшением Но уменьшалась разность частот 2 И -Я , где Я- частотавыходного напряжения управляемогогенератора 8, Напряжение Буменьшается до тех пор, пока частоты 2 Я иЯне уравняются, но между ними останется конечная разность фаз, котораяздесь оказывается сигналом рассогласования, необходимым для удержанияуправляемого генератора 8 в режимесинхронизации с напряжением Н частотой 2 Я. В режиме синхронизации напряжение на выходе устройства равноЪьХ Ксрд К, К соя(4 + 180 +о )р )Где Б 8 и - напряжение на выходе устройства;К - коэффициент передачи первоэД 1го фазового дискриминатора 5;К - коэффициент передачи первоф 5го фильтра 6 низких частот,К- коэффициент усиления усилителя 7 напряжения;- фазовый сдвиг, вносимыйконтуром регулирования час Ототи управляемого генератора 8.Затем подбирают частоту выходногонапряжения задающего генератора 11- Б- я 1 пДг, где 1 э г - максималь 1 ое значение выходного напряжения задающего генератора", (д- частотавыходного напряжения задающего гене 1 атора, таким образом, чтобы разностьт 1 астот напряжений, поступающих на перый и второй входы второго фазовогоискриминатора 10 равнялась нулю,1 ри этом иа выходе второго фаэовогодискриминатора 10 появляется напря 4ение, в составе которого, помимо пос 1 оянной составляющей, зависящей отазности фаз входных напряжений, имекэтся высокочастотные комбинационныесоставляющие. Выходное напряжение вто 1 ого Фазового дискриминатора 10 поступает во второй фильтр 12 низкихчастот, на выходе которого выделяется постоянная составпяющаяф 2 фА 2 Кф (и Чэрргде 1 э г - выходное напряжение второгофильтра низких частот;К - коэффициент передачи второч 4 гго фазового дискриминатора 10;К - коэффициент. передачи второф 2го фильтра 12 низких час 40тот,По индикатору 13 Фиксируют иостоянство напряжения Б- на выходе второ 92го фильтра 12 низких частот, котороен свидетельствует о равенстве частотнапряжений на входах фазового дискриминатора 10. После этого замыкаютоднопозиционный переключатель 14, Приэтом выходное напряжение второго Фильтра 12 низких частот поступает на входусилителя 15 мощности, где усиливается по мощности, Усиленное напряжениепоступает на электродвигатель 16, который изменяет угол поворота управляющего элемента управляемого фазовращателя 9 таким образом, чтобы раз-ность Фаз напряжений на входах второго фазового дискриминатора 10 свести к 90 Э, Б момент достижения баланса постоянная составляющая на выходе вто - рого Фазового дискриминатора 10 станонится равной нулю, отработка прекращается. После этого размыкают однопозиционный переключатель 14. Так как фазовый сдвиг выходного напряжения задающего генератора 11 равен нулю, то Фазовый сдвиг выходного напряжения управляемого фазовращателя равен 90 . При этом+ 11 э = 90т 1 эи напряжение на выходе устройства, снимаемое с выхода усилителя 7 напряжения, равно 11 ь= Кэ,К,К х х соя( + 180 + 1(р+1 э) = КК х х К соя( + 270 ) = К, К, х х К я 1 пагся 1 п ЯЯ/ 1 =: К , Кх х К" (э)/ 2 К,Отсюда следует, что изобретение позволяет устранить нелинейность статической характеристики, получить непосредственную информацию об измеряемой частоте и расширить рабочий диапазон измеряемых частот вращения. Формула изобретенияУстройство для измерения частотывращения, содержащее тонкую магнитную пленку, магнитную головкуи блокизмерения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, .с целью повышения точности , и расширения диапазона измерения,снабжено второй магнитной головкой,ось которой взаимно перпендикулярнас осью первой магнитной головки, схемой умножения, входы которой соединены с первой и второй магнитными головками соответственно, первым фазовым дискриминатором, первый вход которого подключен к выходу перемножителя, первым фильтром низких частот,вход которого соединен с выходом первого фазового дискриминатора, усилителем напряжения, вход которого соединен с выходом первого фильтра низких частот, управляемым генератором,вход которого соединен с выходом усилителя напряжения, управляемым фазовращателем, вход которого соединенс выходом управляемого генератора,а выход - с вторым входом первогофазового дискриминатора, вторым фазовым дискриминатором, второй входкоторого подключен к выходу управляемого Фазовращателя, задающим генера тором, выход которого соединен с первым входом второго фазового дискриминатора, вторым Фильтром низких час16 Составитель Д.МорозовТехред Л,Олийнык Корректор М.Пожо Редактор И,Шулла Заказ 3983 Тираж 458 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат патент.", г.ужгород, ул. Гагарина,10 тот, вход которого соединен с выходом второго фазового дискриминатора, индикатором, вход которого подключен к выход 7 второго фильтра низких частот, однопозиционным переключателем, подвижный контакт которого соединен с выходом второго фильтра низких час 15616 10тот, усилителем мощности, вход которого подключен к неподвижному контакту однопозиционного переключателя,электродвигателем, вход которого соединен с выходом усилителя мощности,а выход - с управляющим элементомуправляемого фаэовращателя,