[其他]高精度快響應數字測速裝置

無效

• 申請號: 85203725
• 申請日: 1985-09-09
• 公開（公告）號: CN85203725U
• 公開（公告）日: 1986-09-03
• 發明（設計）人: 鐘業柱;高風;胡江
• 申請（專利權）人: 機械部北京機械工業自動化研究所
• 主分類號: G01P3/489
• 分類號: G01P3/489
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

目前廣泛使用的光電碼盤數字測速方法，其原理是基于在單位時間內進行脈沖計數。由于受到光電碼盤的尺寸限制，在需要實現高精度又同時需要快響應測速時，這種測速方法往往無法實現；此外，光電碼盤無法在惡劣環境，諸如有煙霧、油氣、水蒸汽等環境中以及在惡劣氣候條件下工作。近年來國外專利已發表有新的數字測速裝置，其基本原理是利用可逆計數器對轉速信號脈沖和系數乘法器來的脈沖列進行計數，在兩個脈沖列的數目相等時，可逆計數器的數即為實際轉速讀數。此種方法，同樣存在著測速精度高時其響應時間過長的問題。

本實用新型的高精度快響應數字測速裝置，可以獲得測速精度高而響應時間快，并且可以在惡劣環境中工作，因而與微機調速系統配合，可以完成一些特殊設備的高精度調節系統的要求。

圖1是本實用新型的高精度快響應數字測速裝置的構成。圖中1為轉速信號發生器，2為運算裝置，n為被測軸轉速，f_n為轉速信號發生器輸出的轉速信號頻率，D為轉速讀數（二進制數）。轉速信號發生器1一般采用磁性轉速信號傳感器，裝設于需要測速設備的現場。運算裝置2是本實用新型的核心，它的工作原理如下：假定測速裝置為一階慣性環節，其階躍響應時域表達式為：

D（t）＝C_O（1－e－ (t)/(τ) ） （1）

式中：C_O－初始常數；

τ－測速裝置的時間常數；

將（1）式進行離散后即得：

D（k＋1）＝D（k）－D（k）· (Δt)/(τ) ＋C （2）

式中：D（k）——在采樣時間k測得的轉速讀數；

C——預先設定的常數

令：

Δt＝ 1/(f_n) ＝ 60/(N) · 1/(n)

τ＝M／f_s

式中：n——被測軸轉速（rpm）；

N——被測軸旋轉一周所產生的轉速信號脈沖數，一般為200以下，如直升機動平衡試驗臺微機調速系統N＝75。

M——運算裝置的運算容量。根據所要求的測速精度選定，如要求精度為0.025％，則選12位，此時M＝4096；

f_s——標準頻率。根據所要求的時間常數選定。

則（2）式變換為：

D（k＋1）＝D（k）－ (f_s)/(M) ·D（k）· 60/(N) · 1/(n) ＋C （3）

上式即為運算裝置的根據。圖2是實現（3）式運算的12位運算裝置原理圖。裝置采用標準組件結構形式，圖中每一方框為一組件，方框內的標號為組件型號，亦即是MM253為4位數字頻率乘法運算組件（圖3）；AM204為1000KC標準頻率發生器組件（圖4）；AM302為整形與控制組件（圖5）；MM251為加法運算組件（圖6）；MM252為計數（帶預置）組件（圖7）。

由轉速信號發生器來的轉速信號頻率f_n，經AM302進行整形和變換，然后與AM204一起產生控制信號；三塊MM253組件完成（3）式中的 (f_s)/(M) ·D（k）的運算，其輸出f_R＝ (f_s)/(M) ·D（k）。MM252是一帶預置的計數組件，它的計數時間是由AM302和AM204一起產生的控制信號控制，其計數時間為 60/(N) · 1/(n) 秒，因此MM252對f_R進行計數，即可完成 (f_s)/(M) ·D（k）· 60/(N) · 1/(n) 的運算。如果再將（3）式中的常數預置入MM252計數組件，即完成了（3）式等號右邊后兩項的運算。最后由MM251加法運算組件完成（3）式的算術運算，其輸出即為D（k＋1）。在穩態時輸出為D。

如上所述，運算裝置采用了標準組件結構形式，如果采用四塊MM253頻率乘法運算組件、16位計數（帶預置）組件和16位加法運算組件，即可獲得16位高精度快響應的測速裝置。

本實用新型的高精度快響應數字測速裝置主要技術參數如下：

a）精度：0.025％～0.0015％；

b）時間常數：5～20ms；

c）測速范圍：3％～100％（滿量程）；

d）適用于各種惡劣環境。

12位的高精度快響應數字測速裝置已使用于直升飛機旋翼動平衡試驗臺中的微機調速系統。滿足了旋翼試驗對調速系統的各種要求，而且經受住了哈爾濱戶外嚴冬和各種惡劣條件的考驗。