Способ формирования импульсных сигналов и устройство для его осуществления

(19) 5 Н 03 К 5/01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ/ У / итут УЛЬ- ДЛЯ ьсной сред 1 р О(у) 3 УЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 552684, кл, Н 03 К 5/00, 1975.Авторское свидетельство СССРМ 1241441, кл. Н 03 К 5/153, 1982.(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПСНЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВОЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(57) Изобретение относится к импултехнике и может быть использовано в ствах контроля и измерения лопаточных венцов роторов турбомашин. Цель изобретения - расширение динамического частотного диапазона при сохранении разрешающей способности достигается тем, что дополнительно измеряют период следования входных сигналов, в функции которого изменяют масштабы измерения длительности входных сигналов, выработки интервала задержки и половины входного сигнала, Устройство для реализации способа содержит входной формирователь 1, триггеры 2 и 4, счетчик 3 задержки, реверсивный счетчик 6, выходной формирователь 7, ключи 5 и 10, умножитель 8 частоты, делитель 9 частоты. 2 с,п,ф-лы, 2 ил, 17218055 10 Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано всредствах контроля и измерения геометрии лопаточных венцов роторов турбинразличного назначения, в средствах, основанных на дискретно-фазовом методеДФМ) определения деформаций лопаток иследящем спектральном анализе сигналоввибрации двигателя,Известен способ формирования сигналов, соответствующих середине интерваласледования серии импульсов или огибающей импульса, по которому измеряютдлительность огибающей импульса, одновременно формируют временной интервал,превышающий длительность входных сигналов, и затем формируют интервал, равный половине длительности входногосигнала, Импульс окончания последнеговременного интервала соответствует середине входного сигнала, смещенного наго. Поскольку все выходные импульсы имеют смещение на то, то запаздывание нато не влияет на точность измерения периодаследования входных сигналов.Устройство для реализации известногоспособа состоит из входного формирователя, логических элементов. содержащих каскад совпадения и формирователь, и линиизадержки,Недостатком способа является ограниченный динамический частотный диапазонвходных сигналов. Недостатком устройстваявляется сложность и низкая точность формирования импульсов, так как для погрешности формирования выходного импульса в1 с необходимо иметь прецизионную линию задержки и 100 каскадов совпадения иформирователей. Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ формирования сигналов, соответствующих середине длительности импульса, по которому измеряют длительность импульсов т, одновременно формируют временной интервал то превышающий длительность входных сигналов, и затем формируют интервал, равный половине длительноститвходного сигнала - . Импульс окончания2последнего временного интервала соответствует середине входного сигнала, смещенной на то, Этот способ реализован формирователем импульсов, состоящим из входногО формирователя, двух генераторов тока, двух мультивибраторов, схемы ИЛИ, конденсатора и трех ключей для его перезарядки. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Недостатком известного способа и формирователя импульсов для его реализации является ограниченный динамический частотный диапазон входных сигналов. Так как формируемый временной интервал т, + может оказаться больше периодаТмаксследования импульсов, то частотный диапазон будет ограничен диапазоном частот сверху 1+ тмаксго +а снизу частота ограничивается тем, что т, должно быть больше максимальной длительности входного сигнала тмакс, которая обычно увеличивается с увеличением периода Т следования входных сигналов,Целью изобретения является расширение динамического частотного диапазона при сохранении разрешающей способности,Цель достигается тем, что в способе формирования импульсных сигналов измеряют период поступления входных сигналов Т, делят этот период на большое постоянное количество частей, измеряют длительность входного сигнала как количество частей периода, одновременно формируют временной интервал то превышающий длительность входных сигналов в виде заданного числа частей периода, затем формируют временной интервал, равный половине длительности входного сигнала, окончание которого соответствует середине входного сигнала, смещенной на заданную часть хо периода входных сигналов.Устройство для реализации предлагаемого способа состоит иэ последовательно соединенных входного формирователя, первого триггера, счетчика задержки, второго триггера, первого ключа, реверсивного счетчика и выходного формирователя, Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные умножитель частоты, делитель частоты и второй ключ, через который делитель подключен к второму входу реверсивного счетчика, причем выход входного формирователя подключен дополнительно к второму входу второго ключа, выход умножителя частоты - к второму входу счетчика задержки и первого ключа, выход счетчика задержки подключен дополнительно к своему входу разрешения установки кода и на второй вход первого триггера, а второй выход выходного формирователя - на второй вход второго триггера,На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства для реализации спо50 55 соба формирования импульсных сигналов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства формирования импульсныхх сигналов.Устройство для формирования импульсных сигналов содержит последовательно соединенные входной формирователь 1, первый триггер 2, счетчик 3 задержки, второй триггер 4, первый ключ 5, реверсивный счетчик 6, выходной формирователь 7, кроме того в него входят последовательно включенные умножитель 8 частоты, делитель 9 частоты, второй ключ 10, выход которого подключен на второй вход реверсивного счетчика 6, причем выход входного формирователя 1 подключен дополнительно к второму входу ключа 10, выход умножителя частоты 8 подключен к вторым входам счетчика 3 задержки и первого ключа 5, выход счетчика 3 задержки подключен дополнительно к второму входу триггера 2 и к своему входу разрешения установки кода, выход выходного формирователя 7 подключен на второй вход триггера 4. Входные сигналы на формирователь 1 и умножитель 8 частоты поступают с датчиков, закрепленных над вращающимися деталями одного и того же ротора.Способ формирования импульсных сигналов и устройство для его реализации предназначены для работы в системах диагностики силовых агрегатоа, для которых необходимо измерять временные интервалы между импульсами, Эти импульсы, а точнее электрические сигналы, вырабатываются первичными преобразователями (датчиками), регистрирующими момент прохождения вблизи датчиков элементов механической диагностируемой системы. Так как сами датчики и элементы системы имеют линейные размеры, то получаемые сигналы имеют определенную длительность, которая изменяется в зависимости от частоты вращения роторов, изменении зазоров между датчиком и исследуемым объектом и т,д.С целью повышения точности измерения временных интервалов этот интервал измеряют между серединами получаемых сигналов. Для того чтобы расширить частотный диапазон входных сигналов предложено .изменять длительности вспомогательных интервалов времени пропорционально частоте, а точнее длительности периода входных сигналов. Поскольку частота вращения диагностируемых элементов не может существенно измениться за один оборот и существуют экстраполирующие умножители частоты, текущий период входных сигналов, то предлагается измерять 5 10 15 20 25 30 35 40 45 временные характеристики входного сигнала в виде частей периода, Это необходимо, так как сигналы задаются скоростью объектов и частота этих сигналов изменяется от нуля до максимальной величины, причем синхронно уменьшается длительность этих сигналов, Поэтому импользование стабильных временных задержек приводит к тому, что в зависимости от частоты входных сигналов время задержки может оказаться или меньше длительности входных сигналов, или больше периода следования входных сигналов,В том случае, если опорную частоту для формирования длительности задержки т, и для измерения длительности входных сигналов получают как умноженную частоту следования входных сигналов оборотного датчика, установленного над меткой ротора (для газотурбинных двигателей дна определяется периодом Т вращения ротора), то задержка то соответствует постоянному угловому смещению ротора и изменяется одновременно с изменением скорости вращения ротора или частотой входных сигналов. Поскольку измерение временных интервалов и формирование времени задержки производится одной и той же относительной частотой, то сформированные импульсы будут иметь одно и то же постоянно.ное угловое смещение - во всем диапазонеТвходных частот, Для получения необходимой точности формирования импульсов коэффициент К 1 умножения частоты следования входных сигналов выбирают обычно большим 10000.Устройство работаетдля формирования импульсных сигналов следующим образом.Импульсы с датчика оборотов поступают на вход умножителя 8 частоты, который повышает частоту импульсов в К раз, Полученная частота К 11 об поступает на второй вход счетчика 3 задержки и второй вход ключа 5, а поделенная делителем 9 частоты частота К/2 Ь,б поступает на первый вход ключа 10, При поступлении импульса входной частоты на вход входного формирователя 1 на его выходе формируется прямоугольный импульс, длительность которого г равна длительности входного импульса по уровню компарирования Оо. Этот импульс, поступая на вход ключа 10, разрешает прохождение частоты К 1/2 1 об на вход прямого счета реверсивного счетчика 6, Одновременно он поступает на вход триггера 2, устанавливая триггер 2 в состояние, при котором его выходной потенциал. поступая напервый вход счетчика 3 задержки, разре1721805 50 55 ШаЕт СПИСЫВаНИЕ ЗаДаННОГО Чаотстсй К 1 Иобкода И. Код И выбираюттаким образом, чтобыйвремя списывания то =бамако, В тоК 1 обже время выбирать й, а значит и Хо слишкомбольшим не выгодно, так как это ухудшаетдинамические характеристики формирователя, а при гоТ устройство становится неработоспособным,По окончании импульса входного формирователя 1 в реверсивном счетчике 6 буК 1дет набран код, равный 71 - 1 об, которыйпосле обнуления счетчика 3 задержки черезВРЕМЯ то СПИСЫВаЕтСЯ ЧаСтстОй К 1 тоб. ЭтО1происходит потому, что выходной импульссчетчика 3 задержки, полученный г 1 ослеописания кода й, заносит на свои входы кодИ, перебрасывает тригге 2 в состояние, запрещающее счет импульсов счетчиком 3 задержки, и устанавливает триггер 4 всостояние, при котором его выходной потенциал открывает первый ключ 6, пропускающий импульсы умножителя 8 частотына первый списывающий вход реверсивного счетчика 6. Код реверсивного счетчика 6будет списан через время г 1/2, Началовходного потенциала обнуления реверсивного счетчика 6 преобразуется в короткийвыходной импульс выходным формирователем. Этот же импульс устанавливает триггер4 в запирающее ключ 5 состояние,С приходом следующего входногосигнала описанный процесс повторится.В результате на выходе устройства вырабатываются импульсы, соответствующие серединам входных сигналов, смещенных на то,Поскольку задержка соответствует заданной части периода вращения и постояннадля любой входной частоты, то временноевмещение на 7 о соответствует угловому1смещению, постоянному для всех импульсов текущего периода входных сигналов,Длительность интервала Т 1 между срединами входных импульсов равна сформированному интервалу Т 2 (фиг.2). Так как Т 1 = 12+Т 2 1Г 2+ т 1 о + - ), то раскрыв скобки, получим Т 1 =Т 2 Формула изобретения 1. Способ формирования импульсных 10 сигналов, заключающийся в том, что измеряют длительность входного сигнала, формируют интервал задержки и через половину длительности входного сигнала формируют выходной импульс, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширениядинамического частотного диапазона при сохранении разрешающей способности, дополнительно измеряют период следования входных сигналов, в функции которого из меняют масштабы измерения длительностивходных сигналов, выработки интервала задержки и половины длительности входного сигнала,2. Устройство для формирования, им пульсных сигналов, содержащее входнойформирователь, первый и второй ключи, отл и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены последовательно соединенные первый триггер, счетчик задержки, второй триггер, 30 соединенный через первый ключ с первымвходом реверсивного счетчика, и выходной формирователь и последовательно соединенные умножитель частоты, делитель частоты, соединенный через второй ключ с 35 втовым входом реверсивного счетчика, причем выход входного формирователя подключен к первому входу первого триггера и к второму входу второго ключа, выход умно- жителя частоты подключен дополнительно к 40 вторым входам счетчика задержки и первого ключа, выход счетчика задержки подключен к своему входу разрешения установки кода и второму входу первого триггера, а выход выходного формирователя подклю чен к второму входу второго триггера.1721805 10 Ьооформцр,диходд)ориц. дааоотриггера Зихатоиггюр ЙхЫКЛЮча Ю 8 вааРкича Х Ьиа 3сюОмжаРыхЫвенчаю Составитель В,ОлейниковРедактор О.Хрипта Техред М,Моргентал Коррек саул Тираж осударственного комитета 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ С