Определение состава измерительной системы и принципов определения частотных характеристик
Полный состав системы, построенный в соответствии с принципами, сформулированными в разделах 1 и 2, представлен на рис.2.3.
Основой устройства является измерительный блок, состоящий из микропроцессорного ядра и функционального генератора. Управление частотой генератора, микропроцессорным ядром и отображение результатов измерения производится внешней ПК. Поскольку основная обработка результатов измерения производится микропроцессором, в качестве ПК может использоваться машина класса РС486 и выше, имеющая стандартные интерфейсы CENTRONICS и RS-232. Для отображения результатов и управления генератором возможно использование самописца (например, 2305, 2306, 2307 фирмы В&К или аналогичного), имеющего выход напряжения развертки по оси X. Для этого в состав микропроцессорного ядра включен ЦАП, а функциональный генератор имеет вход для управления частотой сигналом постоянного тока 0...10 В.
В качестве датчиков, преобразующих выходные (и/или входные) сигналы испытуемого элемента в сигналы, воспринимаемым измерительным блоком, используются стандартные датчики со вторичными преобразователями. Достаточно широкая номенклатура таких датчиков и преобразователей фирм В&К, RFT, PRODERA, Kistler, НВМ и др. [1,34,49,51], а также отечественных производителей “Виброприбор”, КЗПА и др. находится в пользовании на предприятиях. Вторичные преобразователи большинства этих датчиков имеют стандартный выходной сигнал 0.... 10 В.
Усилители, необходимые для согласования выходного сигнала функционального генератора со входным сигналом испытуемого элемента также выпускаются многими фирмами, как отечественными, так и зарубежными в широком наборе типоразмеров от 10 до 600 Вт (и более) для работы на нагрузке 1...6000 Ом (2706, 2707, 2708, 2712, 2713 фирмы В&К; LV50, LV100 фирм RFT, УМ50, ТУ 100, ТУ600) [51]
Блок процессора
Функциональный генератор
ВХОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ
Рис.2.3 Функциональная схема измерительного блока
Учитывая сказанное выше, можно считать, что как датчики, так и усилительные устройства, входящие в состав полной системы измерения частотных характеристик не требуют специальной разработки, поскольку номенклатура промышленных устройств такого рода достаточно широка.
Предварительное рассмотрение методов определения частотных
характеристик
Как уже указывалось, определение частотных характеристик САР с помощью разрабатываемого устройства, предполагается производить двумя методами:
прямое измерение частотных характеристик предполагает возбуждение элемента по входу синусоидальным сигналом функционального генератора, запись значений входных и выходных сигналов элемента, микропроцессорным блоком, вычисление точной частоты сигнала возмущения, амплитуд и фаз выходных сигналов по отношению ко входным и определение коэффициентов четырехполюсника, описывающих передаточные функции элементов;
косвенное определение частотных характеристик производится путем измерения сигналов отклика на выходах элемента при подаче на его вход ступенчатого сигнала и последующей обработки этих сигналов по одному из стандартных методов [8].
В обоих случаях вычисления проводятся в микропроцессорном блоке, то есть при выборе той или иной методики определения частотных характеристик изменяются только программа обработки результатов измерений, загруженная в память микропроцессорного блока, и вид сигналов генератора (без изменения общего состава системы). Методика определения передаточной функции конкретного элемента должна разрабатываться в зависимости от вида входных и выходных сигналов, передаточной функции, нагрузки и т.п. и для элемента, выбранного в качестве примера, будет приведена в разделе 3.
Исходя из сформулированных в разделе 1 общих принципов построения системы измерения и рассмотрения ее технических особенностей, проведенных в настоящем разделе, можно считать, что целью работы должна являться разработка измерительного блока системы, включающего в себя блоки функционального генератора и процессора, и осуществляющего генерацию сигналов возбуждения элемента и обработку измерительного сигнала (рис.2.3). Остальные составляющие части системы являются сменными и будут выбираться из ряда существующих промышленных устройств в зависимости от вида конкретного испытуемого элемента. Поэтому ниже приводятся предварительные технические требования на измерительный блок устройства, определенные по результатам анализа по разделам 1 и 2.