Измерительный блок регистрирующего прибора

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к средствам измерительной регистрирующей техники, и предназначено для контроля вибраций в машинах и сооружениях. Цель изобретения - повышение динамической точности и расширение линейной части амплитудно-частотной характеристики для малых амплитуд регистрируемого сигнала. Цель достигается введением в устройство ограничителя ускорения /второй производной по времени/ входного сигнала, содержащего суммирующий компаратор, интеграторы 8 и 9, прецизионный выпрямитель 10 и аналоговый перемножитель 11 с соответствующими связями. Благодаря введению новых элементов при подаче на вход устройства прямоугольного импульса выходное напряжение переходит на новый уровень двумя параболамиодинаковой по величине и разной по направлению кривизны, причем переход от ускорения к торможению происходит в середине между начальным и конечным уровнями выходного сигнала. Таким образом, ограничение ускорения входного сигнала на величине, соответствующей максимально допустимому ускорению исполнительного механизма, гарантирует ненасыщенный режим работы дифференциального усилителя, что повышает динамическую точность за счет сглаживания выбросов амплитудно-частотной характеристики, а также расширяет ее линейный участок для малых амплитуд регистрируемого сигнала. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 G Ol D 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4303828/24-21 (22) 24.07.87 (46) 23.07.89. Бюл. № 27 (71) Московский инструментальный завод

«Калибр» (72) С. Л. Беседин и А. П. Шаранов (53) 621.317.39 (088.8) (56) Шкабардия М. С. Теория и принципы построения быстродействующих самопишущих приборов. — М.: Энергоатомиздат, 1984, с. 86 — 94.

Прибор быстродействующий самопишущий Н 3031. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 0.140.469. ПО

«Краснодарский ЗИП». (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ БЛОК РЕГИСТРИРУЮШЕГО ПРИБОРА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к средствам измерительной регистрирующей техники и предназначено для контроля вибраций в машинах и сооружениях. Цель изобретения — повышение динамической точности и расширение линейной части амплитудночастотной характеристики для малых ампли„„SU„,„1495643 А 1

2 туд реги стр и руе мо го си г H ал а. Цел ь дости гается введением в устройство ограничителя ускорения (второй производной по времени) входного сигнала, содержащего суммирующий компаратор, интеграторы 8 и 9, прецизионный выпрямитель 10 и аналоговый перемножитель 1! с соответствующими связями. Благодаря введению новых элементов при подаче на вход устройства прямоугольного импульса выходное напряжение переходит на новый уровень двумя параболами — одинаковой по величине и разной по направлению кривизны, причем переход от ускорения к торможению происходит в середине между начальным и конечным уровнями выходного сигнала. Таким образом, ограничение ускорения входного- сигнала на величине, соответствующей максимально допустимому ускорению исполнительного механизма, гарантирует ненасыщенный режим аботы дифференциального усилителя, что повышает динамическую точность за счет сглаживания выбросов амплитудно-частотной характеристики, а также расширяет ее линейный участок для малых амплитуд регистрируемого сигнала. 3 ил.

1495643

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерительной регистрирующей техники, и предназначено для излучения вибраций в машинах и сооружениях, для контроля шероховатости поверхности и кинематической точности в машиностроении.

Целью изобретения является повышение динамической точности и расширение линейной части амплитудно-частотной характеристики для малых амплитуд регистрируемого 10 сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерительного блока регистрирующего прибора; на фиг. 2 — принципиальная схема ограничителя второй производной (ускоре- 1> ния) входного сигнала; на фиг. 3 — временные диаграммы работы ограничителя ускорения.

Измерительный блок (фиг. 1) содержит последовательно соединенные вход устройства, согласующий усилитель 1, ограничитель 20

2 амплитуды, ограничитель 3 ускорения, дифференциальный усилитель 4, исполнительный механизм 5 и датчик 6 положения, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 4.

Ограничитель 3 ускорения (фиг. 2) содержит последовательно соединенные суммирующий компаратор 7, первый 8 и второй

9 интеграторы, прецизионный выпрямитель

10 и аналоговый перемножитель 11, причем вход ограничителя 3 ускорения соединен с первым входом суммирующего компаратора

7, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом интегратора

9, объединенным с выходом ограничителя 3 ускорения, и выходом аналогового перемножителя 11, выход интегратора 8 через прецизионный выпрямитель 10 соединен с первым входом и непосредственно с вторым входом аналогового перемножителя 11.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу измерительного блока при подаче на вход прямоугольного импульса. Согласующий усилитель 1 и ограничитель 2 амплитуды передают сигнал без изменения. Суммирующий компаратор 7 под действием положительного входного импульса переключается в минус, так как по двум другим его входам действуют нулевые напряжения с интеграторов 8 и 9. Первый интегратор 8 под действием отрицательного напряжения с суммирующего компаратора 7 линейно с постоянной скоростью заряжается в плюс. Второй интегратор 9 под действием линейно нарастающего напряжения с интегратора 8 заряжается в минус по параболе (с постоянным ускорением) .

Прецизионный выпрямитель 10 инвертирует линейно нарастающее напряжение с интегратора 8. На выходе аналогового перемножителя 11 под действием линейно нарастающих напряжений разной полярности, поступающих на его входы с выхода интег25

4 ратора 8 и прецизионного выпрямителя 10, формируется отрицательное напряжение, нарастающее по параболе. Нарастание продолжается до тех пор, пока напряжение с аналогового перемножителя 11 вместе с напряжением с интегратора 9 не скомпенсирует входное напряжение на входе суммирующего компаратора 7. Когда напряжение на входе суммирующего компаратора 7 переходит на малую величину в минус, суммирующий компаратор 7 переключается в плюс. При этом интегратор 8 начинает линейно разряжаться.

На выходе прецизионного выпрямителя 10 напряжение также линейно спадает к нулю.

Напряжение на аналоговом перемножителе

11 при этом спадает по параболе к нулю.

Напряжение на интеграторе 9 продолжает нарастать по параболе, постепенно замедляясь. Напряжение на входе суммирующего компаратора 7 удерживается на малую величину меньше нуля до тех пор, пока интегратор 8 не разрядиться до нуля. Суммирующий компаратор 7 все это время выдает положительное напряжение на выходе.

Когда интегратор 8 разрядиться до нуля, в схеме устанавливается равновесие. Из-за ограниченного быстродействия и чувствительности элементов схемы суммирующий компаратор 7 находится в режиме колебаний, а на выходе интеграторов 8 и 9 присутствуют небольшие пульсации.

Таким образом, при подаче на вход прямоугольного импульса, выходное напряжение переходит на новый уровень двумя параболами — одинаковой по величине и разной по направлению кривизны, причем переход от ускорения к торможению происходит в середине между начальным и конечным уровнями выходного напряжения.

Выходной сигнал ограничителя 3 ускорения имеет значение второй производной напряжения по времени не более определенной величины, обусловленной постоянными времени интеграторов 8 и 9 и напряжением насыщения суммирующего компаратора 7.

Напряжение, подаваемое на исполнительный механизм 5, определяет силу, прикладываемую к пишущему узлу, а следовательно, и его ускорение. Предельное ускорение пишущего узла определяется конструкцией исполнительного механизма 5 и максимальным напряжением, подаваемым на него.

Предельное ускорение является постоянной величиной для каждой конструкции измерительного блока. Поэтому ограничение ускорения входного сигнала величиной, соответствующей ускорению пишущего узла меньше предельного, гарантирует ненасыщенный режим работы дифференциального усилителя 4, что минимизирует неравномерность амплитудно-частотной характеристики и выбросы переходной характеристики.

Кроме того, при уменьшении амплитуды записи ускорения исполнительного механизма уменьшаются, т. е. исполнительный ме1495643 ханизм достигает предельного ускорения на большей частоте, что расширяет линейную часть амплитудно-частотной характеристики при уменьшении амплитуды.

Таким образом, предлагаемый блок позволяет повысить динамическую точность путем подавления пиков амплитудно-частотной характеристики, возникающих при выходе измерительного тракта из линейного режима, а также расширить линейный участок амплитудно-частотной характеристики 1 О при уменьшении амплитуды записываемых сигналов и, как следствие, сократить время регистрации измеряемых величин или повысить точность регистрации быстротекущих процессов.

Формцла изобретения

Измерительный блок регистрирующего прибора, содержащий последовательно соеди- 2() ненные вход устройства, согласующий усилитель и ограничитель амплитуды, последовательно соединенные дифференциальный

6 усилитель, исполнительный механизм и датчик положения, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности и расширения линейной части амплитудночастотной характеристики для малых ампли туд регистрируемого сигнала, в него введен ограничитель ускорения, вход которого соеди нен с выходом ограничителя амплитуды, а выход — с входом дифференциального уси лителя, ограничитель ускорения содержит последовательно соединенные суммирующий компаратор и первый и второй интеграторы, а также прецизионный выпрямитель и аналоговый перемножитель, причем вход ограничителя ускорения соединен с первым входом суммирующего компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора и выходом ограничителя ускорения, а третий вход — с выходом аналогового перемножителя, первый вход которого соединен с вторым входом аналогового перемножителя и выходом первого интегратора.

1495643

8хо

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!

Редактор Н. Бобкова

3а каз 4250)39

Составитель В. Быков

Техред И. Верес Корректор М. Васильева

Тираж 660 Подписное