Цифровой анализатор гармоник

Авторы патента:

H03M1/30 - Кодирование, декодирование или преобразование кода вообще (с использованием гидравлических или пневматических средств F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00; кодирование, декодирование или преобразование кода, специально предназначенное для особых случаев применения, см. в соответствующих подклассах, например G01D,G01R,G06F,G06T, G09G,G10L,G11B,G11C;H04B, H04L,H04M, H04N; шифрование или дешифрование для тайнописи или других целей, связанных с секретной перепиской, G09C)

G01L9 - Измерение постоянного или медленно меняющегося давления газообразных и жидких веществ или сыпучих материалов с помощью электрических или магнитных элементов, чувствительных к механическому давлению; передача и индикация перемещений элементов, чувствительных к механическому воздействию, используемых для измерения давления с помощью электрических или магнитных средств (измерение разности двух или более величин давления G01L 13/00; одновременное измерение двух и более величин давления G01L 15/00; вакуумметры G01L 21/00)

О П И С А Н И Е 2326ОО

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сове!сика

Социалистические

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42m, 14

Заявлено 22.Х11.1966 (№ 1121627j26-24) с присоединением заявки №

МПК G 061

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК. 621.317.757.078 (088.8) Опубликовано 11.Х11.1968. Бюллетень № 1 за 1969 г.

Дата опубликования описания 9.1 .1969

Г. И. Шпаковский и А. К. Якушев

Авторы изобретения

Заявитель

Белорусский государственный университет им. В. И. Ленина

ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР ГАРМОН И 1

Известны цифровые анализаторы гармоник, содержащие электропневматический цифровой индикатор, устройство измерения периода вращения вала, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, арифметическое устройство, устройство вывода и. устройство управления.

Предлагаемый анализатор отличается тем. что в нем выход схемы измерения угла поворота вала электропневматическогo цифрового индикатора соединен с адресным регистром оперативного запоминающего устройства, а выход схемы измерения давления электропневмятического цифрового индикатора связан с арифметическим устройством, другие входы которого подключены к выходам схемы считывания оперативного запоминающего устройства, выход арифметического устройства соединен со схемой записи оперативного запоминающего устройства.

Это позволяет повысить быстродействие анализатора.

На чертеже приведена схема предлагаемого анализатора.

Анализатор содержит электропневматический цифровой индикатор с мембраниымдатчиком 1, одна полость которого сообщается с цилиндром установки, а в другую подводится давление из измерительной пневмосистемы; формирователь 2 электрического сигнала с датчика; поршневый манометр 8 измерительной пневмосистсмы, перемещающий лине!1ку 1 с рядом равноотстоящих отверстий; с Ièòûваioщуlо фОTOГО 70в1л д лине!1 ни; i! ÿñÿ æ !1âÿ емый íа Bnë поршневой установки диcк 6 с0

cчитывающими фотоголовкями 7 и 8; схему 9 синхронизации входных сигналов; триггсрный счетчик 10 импульсов, поступающих с линсй1.и, и группу вентилей 11; счетчик 12 импуль10 сов с дис а, вентиль И, триггер 14 и группу вентилей 10. ПО ОкруihHocTn диска pacno,70жсны отверстия (метки) с равным шагом. Кроме того, па диске имеется ещс одно отвсрстис (маркер) для задания начя7а отсчета угля по15 ворота.

Устройство 16 измерения периода вращения вяла подсчитывает импульсы генератора стабильной частоты, прошедшие между двумя последоBàòeëüíûми отсчетами маркеров.

Оперативное запоминающее устройство 17 с адресным регистром 18 и схемой 19 анализа на нуль содержимого ячейки служит для някonления ординат исследуемого процесса, 25 Постоянное запоминающее устройство 20 с адресным регистром 21 содержит таблицу тригонометричес! ои ф нкции. B регистрс 2 хранится номер вычисляемой гармоники.

Арифметическое устройство 2;т послсдова30 тельного типа, работающее в двоичном кодс, 232600

65 реализует алгоритм вычисления коэффициентов Фурье в соответствии с формулой Бесселя:

А„

p вЂ” 1

2 cos

= вЂ”, Уг @

B o sin р где А„и В, вЂ” косинусный и синусный коэффициенты гармоники с номером /г (А=О, 1, 2, .....); р вЂ” число записанных в оперативном запоминающем устройстве ординат индикаторной диаграммы; д, вЂ” значение ординаты индикаторной диаграммы

i=0, 1, 2, ..... (р вЂ” 1).

Устройство 24 вывода результатов на печать включает схему персвода двоичного кода в двои IHO-десятичный и электроуправляемую печатающую машину.

Устройство управления 25 задает последовательность работы всех устройств анализатора в соответствии с заложенной в нем постоянной программой.

Гармонический анализ проводится в два этапа: сначала в оперативное запоминающее устройство вводят с помощью электропHåâìàòèческого цифрового индикатора индикаторную диаграмму, а затем вычисляются коэффициенты А, А„В„А,, А„, В„. Чтобы ввести индикаторную диаграмму, недостаточно просто преобразовать значения угла поворота и давления в цифровой код. Затруднение заключается в том, что индикаторная диаграмма, снятая электропневматичсским методом, состоит из точек, число которых зависит от времени записи диаграммы, в то время как для вычислений необходимо иметь фиксированное число ординат. Кроме того, отдельные точки являются в некоторой мере случайными, поэтому необходимо произвести усреднение. Обе эти задачи решаются в анализаторе следующим образом. При вводе индикаторной диаграммы импульсы, считанные фотоголовкой 5 с линейки 4, которая медленно перемещается вследствие того, что давление в пневмосистеме непрерывно меняется, через схему синхронизации 9 поступают на вход счетчика 10, Число импульсов, зафиксированное в этом счетчике, в любой момент пропорционально давлению в пневмосистеме. Импульс маркера, считанный фотоголовкой 8 с диска б через схему 9, устанавливает в «1» триггер 14, который открывает вентиль 13, позволяя прохождение на счетчик 12 импульсов меток, считанных фотоголовкой 7 с диска. В момент, когда давление газов в цилиндре становится равным давлению в пневмосистемс, формирователь 2 вырабатывает сигнал, по которому производятся следующие операции: триггер 14 устанавливается в «0», прекращая прохождение импульсов меток на счетчик 12 до следующего маркера, содержимое счетчика 12 переписывается через группу вентилей 15 в адресный регистр 18 опср<п ивного запоминающего устройства, сбрасывается счетчик 12. По этому же импульсу содержимое счетчика 10 через группу венти eA 11 переписывается в арифметическое устройство 28. Так как точки индикаторной диаграммы имеют некоторый разброс, и для записи по одному и тому же адресу оперативного запоминающего устройства могут поступить в разное время несколько отличающихся ординат, производится усреднение в соответствии с выражением

Ус, +)r, g(вЂ” Ус

+ у г

2 где pr,, 9c ... вЂ” ординаты индикаторной диаграммы, последовательно поступающие для записи по i-ому адресу оперативного запоминающего устройства в разных циклах. Поэтому поступившая в арифметическое устройство со счетчика 10 ордината суммируется с величиной, выбранной из ячейки оперативного запоминающего устройства, адрес которой установлен в регистре 18. Полученная сумма делится на 2 и записывается по тому же адресу.

Для последующих ординат процесс повторяется. B окончательной сумме более поздние ординаты имеют больший вес. Если в арифметическое устройство со счетчика 10 поступила ордината и выбрался адрес ячейки оперативного запоминающего устройства, по которому еще не производилась запись, то в делении на 2 нет необходимости. Так,как перед началом ввода в счетчике 10 устанавливается некоторое малое число, то все снимаемые с него ординаты не равны нулю, поэтому признаком того, что обращение к данному адресу происходит в первый раз, служит равенство нулю содержимого выбранной ячейки. Схема анализа на нуль вырабатывает в этом случае сигнал, который запрещает в арифметическом устройстве деление на 2, Естественно, что полученный при вычислении коэффициент А, должен быть уменьшен на величину, пропорциональную числу, установленному перед началом ввода в счетчике 10.

Так как число ячеек оперативного запоминающего устройства равно числу отверстий в диске б и каждому отверстию соответствует определенный адрес оперативного запоминающего устройства, то при любом времени записи индикаторной диаграммы в оперативном запоминающем устройстве будет получено фиксированное число ординат, равное объему оперативного запоминающего устройства. При этом время снятия индикаторной диаграммы должно быть достаточно велико, чтобы на пологих участках диаграммы запись производилась без пропусков во все ячейки оперативного запоминающего устройства.

Для упрощения анализатора ветви индикаторной диаграммы снимаются раздельно. Зто достигается тем, что за один цикл формирователь 2 вырабатывает только один сигнал вЂ” ли

232600 бо ПО 33311>IKBHIIIO НОНТЯкТЯ ДЯТ I?Ii(a l, Либо ПО его размыканию.

По окончании ввода диаграммы вычисляются .коэффициенты. Вычислс)ше каждог0 коэффициента разбивается на шаги. В шаге осущс- 5 ствляются следующие операции: выборка из

oiIcp3TFIBFIop0 запоминающего устройства I-ой ординаты, выборка из постоянного запом?!на!Ощс го устройства соответствующего значения тригонОмстри 1еской ф> н? ции> пере. >!но)ксн1!с 10 этих величин в арифметическом устройстве, прибавление полученного произведения к сум.!е предыдущих произведений, переход на следующий шаг. После )>7 Taêèõ шагов окончательняя с > . >1мя сдвигается на несколько рязрядОВ 15

В cTopoH(млядших (BTo экВПВя IcHTHQ; множс2 нию суммы на коэффициент ) и передается

P на устройство 24 вывода результатов на

20 печ;ть.

В постоянном запоминающем устройстве записаны значения синуса. заз!анного с шагом по

2-,. углу, равным вЂ”, в пределах полупериода

25 от 0 до 180 . Таким образом, объем постоянного запоминающсго устройства равен вЂ” ячсй2 ,кам. Если в качестве адреса постоянного запоминающего устройства выбрать номе>р шага

r o аргументу синуса, то при вычислении коэффициента гармоники с номером k нсобходимо изменять состояние рсг.:!стра 21 íà k единиц после каждого l-го шага вычислений. (ля этор0 к T(. I() v(c)I) 3H3!cHliic) адреса B pcpllcTpc 21 прибавляют содержимое регистр 1 22.

П Осз с гз1>1 i! Ic, Ic?III II ка ж !Ой и 3 г) ы о )ффи 11!1снтоп В регистр 22;(ооанля Tcsi «1». Так кяк

1 сc1з1стр 21 рассчи гап vl кран(и!Пс вЂ” вЂ” единиц, 40

3 3 Я HP(»1 ?1 P I>! 111Ñ,7 С И И Я К 0 Э ф ф П П И C i l 13 П 3 V C I 0

ПОСТУП П I 7.7 Я С>> >),I V pÎB>?l H VS! />!> (! VVIII! -О 21. р lз I)pov3011 101 и(p(30.1íснис 1)сгllстp, . 1, 1(,!)ждос перс полнеHHO испол!>з cTcsI I.7ÿ ollp(- 45

I(. !ения г)ог! > !1с,) ПО Ic!, в кото!)ом наход?lтся Выбираемоес зпачснис с)шуса> а ЛНЯ IIIT и для с;пре;1слспия его знака. Вес знячс с»Нуса

1 рсдставлсны В постояннс)м запомипа;ощсм

, сз pÎIIcTBc B H0.70)I(FIT0,1LFIO!l (рормс. Hp?I BLI- 50 11!С 7(IIП И 1111МСНЫX !(О :)ффli пll(ПТОB Н 3> IF!;IЬНОC состояние регистра 21 нулсвос, а при вычислс?пш косинусных коэффициентов в регистре 21 уста:)авг!И)застс?! адрес, соответствующий угЛ > 90 . ь1исло коэффициентов, которое можно полу)кз ь с помощью цифрового гармонического

aíà.7èçaòîða, определяется допустимой no"pcv1:ястык вы шслсния гармонических составляющих ы.сших порядков по форм .зам БссС CËß.

;"(нализатор пригоден для гармонического анализа непрерывных .периодических процессов, имеющих отсчет начала и конца периода, в том числе и для анализа крутильных колеба?пш валопроводов двигате IbHbix установок.

В этом случае исследуемая кривая вводится в оперативное запоминающее устройство с помощью преобразователя непрерывной величипы в цифровой код, а диск или любой другой генератор меток играет роль развертки периоД ?1 .

1(роме вычисленных коэффициентов на печать выводятся зна !ения периода вращения

ВЯ 13. !1 Та! )!\Е, В С1 ) 3 C НСОО.> ОДИМОСТИ ОРДИнаты кривой давления из оперативного запоминающего устройства. lypo ie того, в анализаторе предусмотрен ручной ввод отдельных

Орди)!ат по задаваемому адресу.

Время вычисления и печати одного коэффициента нс превышает нескольких секунд.

Предмет изобретения

Цифровой анализатор гармоник, содержащий электропневматичсский цифровой индикатор, устройство измерения периода вращения валя, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, ЯрифМ«TIIVCCi(ÎC УСТРО!)СТВО, УCTPOIICTBO устройство управлс-lvÿ, отлпча)огц!(!1с.l Tcм, ):то, с цслью повышсния быстродсйств:!я анализатора. В нем Bvlxoä схемы измсрсния мг.за говорот;1 гала элсктропнсгматичсского цифрогс:, о индикатора сосдинс)з с адресным регистром опсратиBH010 запоминающего устройства, (1 В1>! ." Oд СХC)I Ы 113»1CРС1! IIЯ ДЯ ВЛ СН?1Я ЭЛЕН)PО пн(>вмап:iccêoãî цифрового индикатора связан с арифметическим ) стройсгвом, другl!c

1>> О 7Ы КОТОРОГО ПОД?,1 ЮЧЕНЫ 1. ВЬ!ХОДЯ >1 С> СМЫ

c:vlòûâ3.п:я оперативного запомина:ощсгÎ устройства. Выход арифметического устройства

c0cgIIHcн со схемой записи оперативного запоминающего устройства.

232600

Составитель А. Площин

Редактор Б. Федотов

Техред Л. Я. Левина

Корректор С. А. Муратова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 432/6 Тираж 427 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4