Устройство для измерения частоты вращения роторов машин

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Свез СоветскихСоциалистическихРеспублик 11994989(51)М, Кл. 6 01 Р 3/489 Гесударствекнье кфмнтет СССР Опубликовано 07.02 83 Бюллетень5. аф делам лзебретенкй и открытий(53) УДК 621,317. 39:531,7 (088.8) Дата опубликования описания 07.0283 В, Р. Толокновский, А. К, Герус и В. А, Логиновс(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРОВ МАШИН 1Устройство относится к измерительной технике, а именно к измерению параметроввращения и может быть использовано прииспытаниях различных машин, в частностигазотурбинных двигателей (ГТД) .При испытаниях ГТД необходимо фиксировать мгновенные значения частоты вращениироторов (ЧВР) во время переходных процессов в моменты срабатывания блоков автоматики, забросах, провалах ЧВР и т.д, При 1 Очем для простоты и оперативности контроляфиксации текущих (мгновенных) значенийЧВР должна выполняться в принятых единицах измерения,Известен цифровой измеритель, содержащий15частотный датчик; ключ, блок задания временных интервалов, счетчик результата измерения,индикатор, схему управления, счетчик диапаэонов измерения 11.Недостатком этого устройства является то,что оно не обеспечивает измерение мгновенных значений ЧВР (так как принцип егоработы состоит в подсчете числа импульсовот датчика за эталонные промежутки времени) и представляет результаты в условныхединицах,Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля скорости вращения, содержащее частотный датчик, выходкоторого через формирователь импульсов соединен с входом первого ключа, триггер, генератор эталонной частоты, выход которогоподключен к входу третьего ключа, а черезвторой ключ - к входу управляемого дели.теля частоты повторения импульсов, двоичный умножитель и счетчик результата 2).Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счетизмерения текущих мгновенных значений частоты вращенияротора, удобства представления результатовизмерения,Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено двухфункциональным счетчиком импульсов, функциональным гиперболическим преобразователем и устройствомвывода информации, причем выход первогоключа соединен с первым управляющимвходом второго ключа и управляемого дели994 989 4Выход датчика 1 присоединен к входуформирователя 2 импульсов, выход которогоподключен к входу ключевой схемы 3, выход схемы 3 присоединен к три 1 теру 4, управляющему входу делителя 7. К одному изуправляющих входов ключевой схемы 3 присоединена пусковая шина 14, к другомувыход триггера 4, кроме того, выход триггера 4 присоединен к первому управляннце 1 о му входу делителя 7. Выхол генератора 5импульсов эталонной частоты присоединен квходу ключевой схемы 9 и ключевой схемы6, выход которой соединен с входом делителя 7, выход делителя 7 подключен к счет 15 чику 8, а выход счетчика 8 подсоединен квторым управляющим (запрещающим) вхо.дам ключевых схем 9 и 6. Выход ключсвойсхемы 9 присоединен к входу функционального гиперболического преобраэователя 10,20 выход которого подключен ко входу двоичного умножителя 11, выход двоичного умножителя 11 соединен с входом счетчика12 импульсов, к счетчику 12 присоединеныустройства 13 вывода информации,25 Функциональный гиперболический преобразователь (фиг. 2) содержит делитель 15,определяющий размер участка аппроксимации,вычитающий счетчик 16 первого управляю.щего делителя, схему 17 совпадения кодовпервого управляющего делителя, счетчик 18первого управляюгцсго делителя, вычитающий счетчик 19 второго управляющего делителя, схему 20 совпадения кодов второгоуправляемого делителя, счетчик 21 второгоуправляемого делителя, и вычитатель 22 по 35следовательностсй импульсов.На вход преобразователя поступают импульсы с частотой Е от генератора 5 (фиг.1)через ключевую схему 9 (фиг. 1), Вход преобразователя соединен с входами делителя 15,40счетчиков 18 и 2, выход делителя 15 соединен с входами вычитающих счетчиков 16и 19; информационные разряды счетчиков16 и 18 подключены к разрядам схемы 17совладения кодов, а информационные разря 45ды счетчиков 19 и 21 - к разрядам схемы20 совладения кодов, выходы схем 17 и 20совпадения подключены к входам вычитателя 22 последовательностей импульсов, крометого, они подключены ко входам обнулениясчетчиков 18 и 21 соответственно, выходвычитателя 22 является выходом функционального гиперболического преобразователя иподключен к входу двоичного умножителя11 (фиг. 1),Кроме того, функциональный гиперболический преобразователь содержит делитель,определяющий размер участка акпроксимации,два управляемых делителя, каждый из которых состоит из вычитающего счетчика, схемы совпадения кодов и счетчика, и вычитатель последовательности импульсов, причемвход делителя является входом функционального гиперболического преобразователя и соединен с входом счетчиков первого и второго управляемых делителей, а выход - свходом вычитающих счетчиков первого и второго управляемых делителей, информационныс выходы счетчиков каждого управляемого делителя подключены к входам соответствующей схемы совпадения кодов, выходкаждой из которых соединен соответственнос входом обнуления счетчиков первого ивторого управляемых делителей и с входами вычитателя последовательностей имнуль.сов, выход которого является выходом функционального гиперболического преобразователя, при этом вторые входы вычитающихсчетчиков подключены соответственно к шинам ввода кодов чисел п 1 и а - 1.На фиг, 1 представлена схема устройства;на фиг, 2 - схема функционального гиперболического преобразователя; на фиг. 3вид функции, отрабатываемой функциональ.ным гиперболическим преобразователем и еекусочно-линейная аппроксимация.Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1частоты вращения, полезный сигнал которого - частота переменного тока или повторения импульсов, формирователь 2 импуль.сов, первую ключевую схему 3, триггер 4,генератор 5 импульсов эталонной частоты,вторую ключевую схему 6, управляемый делитель 7 частоты повторения импульсов.двухфункциональный счетчик 8 импульсов,третью - ключевую схему 9, преобразователь 10, двоичный умножитель 11, счетчик12 результата, устройство 13 вывода информации, пусковую шину 14,теля частоты повторения импульсов, а такжес входом триггера, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа,к первому управляющему входу третьегоключа и к второму управляющему входууправляемого делителя частоты повторенияимпульсов, выход которого через двухфункциональный счетчик импульсов соединен с вторымуправляющим входом второго ключа и с вторымуправляющим входом третьего ключа, выходкоторого через функциональный гиперболичес.кий преобразователь, двоичный умножительи счетчик результата подключен к входу устройства вывода информации. Устройство работает в два, следующих безперерыва, такта.В первом такте выполняется измерение:периода следования импульсов от датчика,5 99 во втором такте - преобразование реэульта. та из,лерения периода в код, выражающий результат в единицах; принятых для частоты вращения роторов.При появлении команды на измерение на пусковой шине 14 открывается ключевая схема 3 и первымже импульсом, поступив. шим от формирователя 2 (момент начала измеряемого периода) триггер 4 устанавливается в положение "1", открывается ключевая схема 6, в делителе 7 устанавливается коэффициент деления, необходимый для первого такта; импульсы эталонной частоты от генератора 5 через делитель 7, понижающий частот повторения импульсов до расчетной, начинают заполнять счетчик 8 (процесс измерения пе. риода). При появлении на выходе ключевой схемы 3 второго импульса (момент окончания измеряемого периода) на выходе триг. гера 4 формируется импульс, которым закрывается ключевая схема 3 (окончание перво. го такта работы устройства), открывается ключевая схема 9 (начало второго такта,работы устройства) и в делителе 7 устанавли. вастся коэффициент деления, необходимый дня второго такта, Импульсы от генератора 5, через ключевую схему 9 начинают посту-пать к функционалыюму гиперболическому преобразователю 10 до тех пор, пока не переполнится счетчик 8. Число импульсов, поступающих на вход преобразователя, жестко связано с остаточной емкостью счетчика 8 носне окончания измерения периода, а остаточная емкость счетчика 8 полностью определяется длительностью измеренного периода, Функциональный гиперболический преобразователь преобразует входную последовательность импульсов в выходную последовательность, которая линейно зависит от частоты повторения импульсов, соответствующей измеренному периоду. Для преобразования используется кусочно-линейная аппроксима:ция гиперболической функции. С выхода преобразователя импуйьсы поступают к двоичному умножителю 11, который выполняет линейное преобразование так, что в счетчигке 12 накапливается число 10 и, где и измеренная частота вращения ротора, в принятых единицах измерения; г - фактор дискретности результата. 1. Устройство для измерения частоты вра- О щения роторов машин, содержащее частотный датчик, выход которого через формирователь импульсов соединен с входом первого ключа, триггер, генератор эталонной час. у тоты, выход которого подключен к входутретьего ключа, а через второй ключ к вхо. ду управляемого делителя частоты повторения импульсов, двоичный умножитель исчетчик результата, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функ циональных возможностей за счет измерениятекущих (мгновенных) значений частоты вращения ротора и. удобства представления результатов измерения, оно снабжено двухфункциональным счетчиком импульсов, функцно нальным гиперболическим преобразователеми устройство вывода информации, причемвыход первого ключа соединен с первымуправляющим входом второго ключа и управляемого делителя частоты повторения им- ЗО пульсов, а также с входом триггера, выходкоторого подключен к управляющему входупервого ключа, к первому управляющемувходу третьего ключа и к второму управляющему входу управляемого делителя час тоты повторения импульсов, выход которого через двухфункциональный счетчик импульсов соединен с вторым управляющимвходом второго ключа и с вторым управ ляющим входом третьего ключа, выход которого через функциональный гиперболическийпреобразователь, двоичный умножитель исчетчик результата подключен к входу устройства вывода информации.2, Устройство по п, 1, о т л и ч а ю,ц щ е е с я тем, что функциональный гиперболический преобразователь содержит делитель, определяющий размер участка аппроксимации, два управляемых делителя, каждый из которых состоит из вйчитающегосчетчика, схемы совпадения кодов и счетчика,и вычитатель последовательностей импульсов,причем вход делителя является входом функционального гиперболического преобразовате.ля и соединен с входом счетчиков первогои второго управляемых делителей, а выход -55.с входом вычитающих счетчиков первого ивторого управляемых делителей, информаци.онные выходы счетчик в каждого управляе.мого делителя подключены к входам соотВ. момент переполнения счетчика 8, импульсом переполнения закрываются ключевые схемы б и 9 - второй такт работызаканчивается. На табнс, или УВИ другоговида, связанного со счетчиком 12 результата,фиксируется результат. измерения, число: 1 Огп,4989 6Таким образом устройство позволяет из.мерить текущие значения частоты вращения ротора, причем результаты измерения представлены в удобном виде.5 Формула изобретениясчетчиков подключены соответственно к шинам ввода кодов чисел т и а.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе5 1, Авторское свидетельство СССР й 6 512429,кл, 6 01 Р 3/54, 1971,2. Авторское свидетельство СССР М 6 659952;кл, 6 О 1 Р 3/48, 1977 (прототип).Руси Ф 4 Ь 994989 ветствующей схемы совпадения кодов, вы.ход каждой из которых соединен соответственно с входом обнуления счетчиков первого и второго управляемых делителей и входамн вычитателя последовательностей импульсов, выход которого является выходом функционального гиперболического преобраэоаателяпри этом вторые входы вычитающих