О САЙТЕ
Добро пожаловать!

Теперь вы можете поделиться своей работой!

Просто нажмите на значок
O2 Design Template

ФЭА / Электроэнергетика / Численно-импульсный метод измерения времени

(автор - student, добавлено - 14-12-2015, 21:54)

В условиях, когда пользователь не имеет возможности своевременно заменить основные средства производства, выработавшие свой установленный ресурс, появляется неизбежность работы на изношенном оборудовании, транспортных средствах и другой продукции машиностроения. В специальной литературе в настоящее время обсуждаются вопросы, как в этих условиях обеспечить безаварийную работу машин и механизмов. Предлагается совершенствовать диагностику текущего технического состояния объектов, осуществлять прогнозирующий мониторинг безаварийной работы устройства переходом от системы планово-предупредительного ремонта к ремонту по текущему техническому состоянию, давать научно-обоснованную оценку остаточного ресурса работы машин и механизмов и, наконец, обеспечить надёжную защиту от аварий. До настоящего времени многие из этих предложений не осуществлены из-за традиционных подходов к диагностике работающих технических систем связанных с низкой точностью измерений, вследствие чего такие исследования имеют недостаточную информативность. Широко применяемые амплитудные методы диагностики, среди которых ведущее положение занимает вибродиагностика. Из-за их низкой точности и недостаточного быстродействия они не дают гарантий предотвращения аварий и техногенных катастроф.

Для непрерывного информационного сопровождения этапов жизненного цикла машин и механизмов с минимальным набором измеряемых физических величин даёт новые возможности фазохронометрический метод с использованием хронометрического анализа фазы рабочего цикла машин и механизмов. Поскольку для оценки работы циклического механизма используются интервалы времени, соответствующего отдельным фазам рабочего цикла, а измерение времени по определению, на порядок и более выше амплитудных измерений, то появляется возможность получить принципиально новую информацию об особенностях работы и процессов деградации функционирующих объектов. Математическая обработка экспериментальных данных (рядов интервалов времени) позволяет с высокой точностью определяют производные физические величины, характеризующие работу устройства. В первую очередь это тренды, связанные с изменением параметров конструкции (износ, старение материалов, изменение геометрических параметров контактирующих деталей и др.).

Простейшим и вместе с тем самым надежным методом измерения времени является численно-импульсный метод. Некоторый схемный узел, например кварцевый генератор, формирует непрерывную череду импульсов, период которых известен. Если в момент начала процесса измерения открыть цепь прохождения импульсов к счётчику, а в момент его завершения закрыть цепь, то на счётчике появится результат представленный числом импульсов. Остается только умножить это число на длительность одного периода тактового сигнала и готов результат, выраженный в секундах, микросекундах или наносекундах. В принципе всё понятно и просто, но вот только современные счётчики, выполненные на интегральных микросхемах малой и средней степени интеграции, не умеют работать на частотах свыше ста мегагерц. Да и на этой частоте, которая позволяет получить точность в десять наносекунд работать совсем не просто. Если применять синхронные счётчики, которые удобны в работе, но достичь ста мегагерц не удается, так как время формирования импульса переноса в многоразрядном счетчике может превышать период тактовой частоты. Следовательно, к началу очередного тактового импульса, процесс счёта ещё не будет завершён и будут возможны ошибки счёта. Асинхронные схемы всегда работают быстрее, но здесь возникает проблема: когда и как переписать состояние счётчика времени в память, если процесс переноса импульса переполнения через все триггеры счетчика длится больше периода тактовой частоты?

В рассматриваемом нами численно-импульсном методе основных проблем два. Во-первых, как учесть несовпадение начала измеряемого интервала с началом периода заполняющей тактовой последовательности импульсов, и, во-вторых, как учесть несовпадение окончания измеряемого интервала с окончанием очередного периода заполняющей частоты.

Известен приём, позволяющий обойтись без сложных и дорогих аналоговых схем и достичь при этом удовлетворительной точности в единицы и даже в доли наносекунды, то есть перейти через ограничение точности в период частоты генератора.

В дополнение к основному счётчику времени вводится так называемый интерполятор – устройство, позволяющее уточнить результат измерения времени. Импульсы тактовой частоты поступают на вход данных регистра. Эти же сигналы пропускаются через цепочку элементов задержки, с выходов которых они попадают на другие входы того же регистра. Таким образом, на них устанавливаются сдвинутые во времени импульсы тактовой частоты, которой тактируется основной счётчик времени. Появление стопового импульса занесёт данные в регистр. При этом на некоторых его выходах будут присутствовать логические единицы, а на других – нули. С выходов регистра сигналы поступают на приоритетный шифратор, на выходе которого получается нормальный двоичный код, несущий уточняющую информацию о моменте прихода стопового импульса.

Так же можно повысить точность измерения временных интервалов с помощью схемы рециркуляционного преобразователя, работа которого основана на принципе регрессирующих совпадений. Первоначальная длительность импульса, равная измеряемому временному интервалу, подвергается рециркуляции во временном рециркуляторе (он состоит из логического элемента ИЛИ, линии задержки ЛЗ1 с временем задержки t, логического элемента И, линии задержки ЛЗ2 с временем задержки tз). В каждой рециркуляции длительность исходного импульса уменьшается на время задержки элемента ЛЗ1, т.е. процесс рециркуляции носит регрессирующий характер. Осуществляя счётчиком импульсов подсчёт числа рециркуляций с момента поступления измеряемого временного интервала в рециркулятор до момента срыва процесса рециркуляции, можно с дискретностью t определять длительность преобразуемого временного интервала. Для обеспечения заданного временного диапазона преобразования необходимо, чтобы время задержки элемента ЛЗ2 было больше длительности измеряемого интервала.


Ключевые слова -


ФНГ ФИМ ФЭА ФЭУ
Copyright 2018. Для правильного отображения сайта рекомендуем обновить Ваш браузер до последней версии!