專利名稱：跟蹤濾波直接定位式動平衡測量儀器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種動平衡測量儀器，特別是涉及一種跟蹤濾波直接定位式動平衡測量儀器。
動平衡測量的任務是確定不平衡振動的偏重量大小和偏重點的位置。技術指標共兩項，即最小可達剩余不平衡量emar和不平衡量減少率URR。前者取決于濾波能力。后者取決于量值和位置的測量準確度。為實現高的技術指標，濾波應當是自動跟蹤的，或者對頻率變化不敏感的。
現有先進技術都是X－Y座標分解矢量測量系統。它利用兩個互成正交的基準信號進行相干檢波，把被測信號分解到X軸和Y軸上，從中抑制了干擾的影響。X分量和Y分量都是直流量。
在跟蹤濾波技術產生和高度發展之前用它來取代對頻率變化敏感的選頻濾波，成為一代技術的發展基礎。但它是有缺陷的第一，它必須嚴格保證X通道和Y通道的正交性和對稱性，這就造成了結構的復雜、技術的難度，造價和故障率的提高；第二，系統誤差是方向性的，難以校正。因而也使整機誤差的校正難以施行，使技術指標的提高難度很大，代價昂貴；第三，它必須依靠基準信號才能工作，并且要求基準信號有嚴格的相位準確度，這就限定了使用條件，犧牲了通用性。
現時，在X－Y座標分解系統中也使用著一些跟蹤濾波技術。但它是作為X－Y座標分解系統的前置濾波而使用的，即使X－Y座標分解只用為終端顯示，它也決定了性質和缺陷，而與本發明的直接定位系統有根本不同。
本發明以跟蹤濾波為主測量電路，而由濾波輸出直接給出被測信號的幅值和定位脈沖。它是直接濾波標量測量系統。從兩種意義上把它稱為直接定位系統。第一，可以不用基準信號而采用閃頻停相法或非接觸式的打點定位法在轉子上直接標志或顯示不平衡點的位置；第二，可不經矢量分解而直接測定不平衡點相對于基準點的相位角。一種是直接確定位置，另一種是直接測定相位角。這就是定名為直接定位系統的根據，也就是區別于X－Y座標分解系統的實質性差別。
此種儀器的優點是顯然的。第一，由于定位是直接的，準確度較高，第二，由于它沒有方向性，整機誤差容易做到準確的校正。第三，定位脈沖可直接用為后續執行機構的指令信號，方便準確。第四，它結構簡單，并且沒有X－Y座標分解系統所嚴格要求的正交、對稱等問題，造價和故障率顯著降低。
動平衡測量儀的濾波器，要求很高的相位準確度。但是，由于該系統沒有方向性，整機相位誤差可以得到準確的校正。因此，在實際考慮的工作頻率變化范圍內的常量相移不影響最終效果，也是允許的。適合使用的濾波器有開關濾波器、數字濾波器、同步濾波器等。
濾波輸出分成兩路一路用于測幅，一路用于產生定位脈沖。定位方式有多種。可以兼用或單用。即1.相位計顯示法——用定位脈沖與基準信號比較測相，確定不平衡位置相對于基準點的相位角。
2.閃頻停相法——用定位脈沖觸發一個閃光管或場致發光器，直接指示不平衡位置。
3.打點定位法——用高頻電火花或激光或其它非接觸式的方法，把不平衡點打上標記，或者自動修正偏重。
4.以定位脈沖為指令，操縱一個執行機構，自動停位對準在某一校平衡裝置上，或自動打字記錄等等。
現有技術的X－Y座標分解矢量測量系統只能使用相位計顯示，它必須依靠基準信號，這影響了通用性。早期的技術曾經廣泛采用閃頻停相法，由于那一代測量電路的相位誤差很大，以致造成對閃頻定位準確度的誤會。已經實踐證明閃頻定位的準確度不低于數字相位計。在現有儀器中上述兩種方法都只能單獨使用的。本儀器則可以兼收齊備，按方便選用。
上述第三種定位法是前所未有的。用高頻電火花放電頭取代閃頻定位法中的閃光燈而同樣由定位脈沖控制觸發，它就由閃頻指示改變成了自動打點定位，使同步閃光照亮一點改變為同步高頻電火花打在一點，從而在指示的不平衡位置上打上標記。本儀器的準確度高達不平衡減少率URR≥95％，在采用專人分工和工藝保證的條件下足夠實現一次平衡合格，這樣就把平衡效率大大提高了。它為工藝流程的改革提供了基礎。
實施例用一只MF10構成兩級帶通濾波器(時鐘頻率fc由相位計的鎖相環提供)，必要時可以更多級。
附
圖1是實施例方框圖，附圖2是它的電路原理圖，其中1為MF10組成的兩級濾波器，2為幅值檢波器，3為幅值數字表，4是正弦波——方波變換器，5是數字相位表，6是基準脈沖，7是鎖相環，8是分頻器。由圖2可見MF10(IC1)是按模式2工作的。由R2、R4把諧振頻率確定在fO附近，由電位器W準確調定之，使諧振電路的相移為零。
在圖1和圖2中，虛線箭頭是給出定位脈沖或接相位計的位置。
當所用濾波器為開關電容濾波器或開關電阻濾波器時諧振頻率與時鐘信號的相位無關，而只取決于時鐘頻率。此時產生時鐘信號的基頻可以不由外給基準信號提供，而由選頻濾波電路(副通道)由被測信號中選擇、自給。此時由于沒有基準點，應當采用閃頻停相法作不平衡位置的指示。如果所采用的傳感器為電磁感應式(速度式)的，偏重點顯示在轉子的水平位置上。這就是通常的閃光式動平衡機的測量方法。采用多級“均Q調諧RC諧振放大器”構成參差諧振，可以設計成可調諧平移的矩形帶通，使在矩形通頻帶內保持濾波器的跟蹤能力，而不受干擾信號的影響。設計方法見“鑒相調諧參差諧振濾波測量電路”(專利號86201598.7)和“均Q調諧RC諧振放大器”(專利號86101843.5)。
在轉子上畫一條線，例如用粉筆畫一條白線，則在閃頻停相時可以看到這條線停在某一位置上。如果將觸發閃頻的信號(即濾波輸出)由移相器移過一個適當的角度，可以使這條線處在偏重點的指示位置上，即預定的零相位點上。用相位計測出觸發信號所移角度，即確定了偏重點與此線的夾角，這樣就構成了閃頻停相測角定位法。按動平衡的習慣，可稱為數字相位計閃光式，或數字測相閃光式。
這種方法在整機(現場)動平衡儀器中特別好用。它避免了取基準信號的困難，而且排除了基準信號所引起的誤差。
顯然也可以任給或任取轉子上容易識別的標志點代替上述白線。
圖3即為“數字測相閃光式”的原理圖。其中11為被測信號，12為可調諧平移的矩形帶通，13為時鐘信號發生器，14為開關電容濾波器，15為移相器，16為數字相位計，17為閃光頭。經12選出的基頻信號，由13形成時鐘脈沖，使14調諧在這個基頻上。當15的相移為零時，17指示的水平停相點即為準確的偏重點，取為0°位置。此時粉筆線或標志點停相在某一位置上，與0°點有夾角ψ。若由15移相，使粉筆線或標志點移到0°位置上，則所移的ψ角即可由16測出，從而可準確得偏重點。
方波移相器的原理如圖4所示。方波經IC11倒相后加在W1上，提供可以調節方向和幅值的方波，與積分器IC12產生的三角波在IC13上疊加，IC13的輸出是斜邊可上下對稱平移的波形，改變這斜邊與橫軸的交點，即在IC14取得移相方波的輸出。完成±90°范圍無盲角的移相。這方波先經21分頻，移相后經22倍頻，即得±180°范圍的無盲角移相。相移與方波幅值成正比，是線性的。
為簡單計，也可不用分頻和倍頻，而把W1兩端連同與積分級的接點一起巔倒過來，其結果使輸出方波倒置180°。于是可得另半周180°～360°的相移。
在軟支承平衡機上，這移相器也可用于“電補償校驗轉子”。在現有技術中電補償校驗轉子是采用X－Y分量補償的，返復調整不易準確。采用移相補償屬極座標系統，僅需對正相位調節幅值兩步驟操作。
權利要求1.一種跟蹤濾波直接定位式動平衡測量儀器，其特征是在跟蹤濾波器的輸出端接有幅值檢波器和定位脈沖發生器或相位計，被測信號的幅值和相位是分別直接測定的。
2.由權利要求1所說的儀器其特征是采用跟蹤濾波器、包括開關電阻濾波器，或開關電容濾波器。
3.由權利要求1所述的儀器其特征是有一個與跟蹤濾波器平行的諧振濾波副通道，由這個副通道選擇輸出的信號接往產生時鐘信號的倍頻電路。
4.由權利要求1所述的儀器其特征是在定位脈沖通道中插入一個0～360°移相器，在移相器的兩端跨接著一個相位計，用以將閃頻停相的標志點移至預定的零位，而由相位計測定出不平衡位置與標志點之間的相位角。
5.由權利要求1所述的儀器其特征是用高頻電火花放電頭或激光代替閃頻停相結構的閃光燈，而由高頻電火花打點代替閃光指示。
6.由權利要求1所述的儀器，其特征是兼具三種定位裝置，即使用基準信號的相位計測角定位，不用基準信號的閃頻定位和閃頻停相測角定位，可以按方便選用。
7.由權利要求4所述的儀器，其特征是移相器含有正方波信號源、積分級、積分正三角波與可調方波的疊加器以及對疊加波進行限幅放大的方波發生器。
專利摘要一種跟蹤濾波直接定位式動平衡測量儀器，它以跟蹤濾波為主電路，直接給出幅值和定位脈沖，進行測相定位、閃頻定位、非接觸式自動打點定位，或直接操縱終端打印或停位機構。定位是直接的，不經坐標分解，準確度很高。它沒有方向性誤差，因而使整機誤差可簡單而準確的校正。電路結構非常簡單，降低了造價和故障率。它可以靠基準信號用相位計工作，也可以不用基準信號而按普通閃光式或數字測相閃光式工作。后者特別適用于現場平衡。
文檔編號G01M1/22GK2072683SQ8920240
公開日1991年3月6日 申請日期1989年3月5日 優先權日1989年3月5日
發明者王經一, 康恒 申請人:王經一
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