189260. lajstromszámú szabadalom • Önhitelesítő mérőber forgásjellemzők és szöghelyzetek digitális mérésére
1 189 260 2 A találmány tárgya önhitelesítő mérőberendezés forgó tengelyek mozgásjellemzőinek és diszkrét forgási szöghelyzeteinek digitális mérésére. A változó szögsebességű forgómozgások pontos időbeli lefolyásának mérése egyre gyakrabban és hangsúlyosabban felmerülő feladat a különféle robbanómotorok és szerszámgépek kísérleti vizsgálatainál, diagnosztizálásainál. A forgómozgás fordulaton belüli egyenlőtlenségének, a torziós rezgéseknek mérésére analóg és digitális mérési módszerek ismertek^ A digitális mérési módszerek előnyei a következőkben foglalhatók össze:- közbenső tengelykeresztmetszetekben is lehetővé teszik a közvetlen mérést, nemcsak tengely végeken,- a mérési eredmények feldolgozását és kiértékelését rendkívüli módon meggyorsítják és pontosabbá teszik ; a digitálisan tárolt mérési adatok közvetlenül számítóberendezésbe vihetők át, ill. a mikroprocesszort is tartalmazó mérőberendezések a közvetlen feldolgozást és kiértékelést is elvégzik,- a mérési tartományt nagymértékben kiszélesítik, melyet az analóg mérőberendezés műszereinek alsó és felső sajátfrekvenciái korlátoznak; felső frekvenciahatár a digitális méréseknél is létezik, de lényegesen magasabb értéken,- a mérések elvégzése egyszerűbbé és könnyebben automatizálhatóvá válik. Az eddig ismert és használt digitális torziósrezgést mérő módszerek többségének az a jellemzője, hogy a vizsgált keresztmetszetben kialakított ismert értékű diszkrét szöghelyzetek forgásakor előállított mérőjelek a mérési értékek hordozói. A mérési módszereknek két alapvető változata különböztethető meg. Az időtartam-mérő módszernél az ismert diszkrét szöghelyzetek közötti' időtartamokat méri digitálisan a berendezés. (THEISZ Péter-BÖHM János: Digitális torziós rezgésmérő berendezés. Magyar szabadalom, száma: 157 187, BÖHM János: Tengely vezetékek torziós rezgéseinek kísérleti vizsgálata. Járművek, Mezőgazdasági Gépek, 17. évfolyam 1970. 8. szám. 289-293. old., DUNWORTH, A. : Digital Instrumetation for Angular Velocity and Acceleration IEEE Trans, on Instrumentation and Measurement Vol. IM-18., No. 2., June, 1969. pp. 132-138., WALLINGFORD, E. E.-WILSON, D. J. : High Resolution Shaft Speed Measurements Using a Microcomputer IEEE Trans, on Instrumentation and Measurement 1977. No. 2 pp. 113-116.) Ebben az esetben a forgó szerkezet forgásának harmonikus összetevői miatt százas nagyságrendben kell mérést végezni fordulatonként. Az eseményszámláló módszernél meghatározott időtartamokhoz tartozó diszkrét szögelfordulásokat számlálva adódnak a mérési értékek (MEYER, J. P. : Tachymètre accéléremètre numérique Mesures, Régulation, Automatisme, 1974. No. 1/2. pp. 53-61.). Ebben az esetben a mérési pontosságtól függően százszor, ill. ezerszer több diszkrét szöghelyzetet kell kialakítani, mint az időtartam-mérő módszernél. A két alapvető mérési módszerrel lehetővé vált nagyon pontos digitális mérőműszerek kialakítása. Kisebb mérési pontosság esetén - például határértékek ellenőrzésére - szellemes mérési módszer található, az 1 482 797 számú angol szabadalomban (G 01 P 3/00), amelynél a mérési időtartam csak egy szűk tartományban változhat, és a nagyobb mérési átfogást azzal biztosítják, hogy közben a mérés diszkrét szögtartománya automatikusan beállítódik és a mérési érték részét képezi. Az időtartam-mérő módszernek olyan változata is ismert, amelynél egy szűk szögtartomány (rés, kettős rés) forgását figyelik a forgó tengelyen kívül a forgási keresztmetszetben elhelyezett több érzékelővel (Kiss József-Solymoss Endre: Impulzus jeladós szerkezet forgómozgás jellemzőinek mérésére. Magyar szabadalom, száma: 162 993 G 01 P 3/36). Ez a módszer a több érzékelővel meghatározott diszkrét szöghelyzetekben teszi lehetővé Aa szögelforduláshoz tartozó időtartamok mérésével a forgómozgás jellemzőinek meghatározását. Itt is fontos a diszkrét szöghelyzetek és a Aa szöget meghatározó elemek (árnyékmaszk, fényforrás és érzékelők) pontos beállítása. A szabadalmi leírással ellentétben ez a módszer sem mentes azonban az excentricitási hibától, míg a sok érzékelő elhelyezése és költsége további hátrányokat jelentenek. A mérések kezdő szöghelyzeteinek meghatározására különféle megoldások ismertek. A sok érzékelőt alkalmazó módszernél a kezdő szöghelyzetet a kiválasztott érzékelő jele egyértelműen kijelöli. Amennyiben a diszkrét szöghelyzetek forgását csak egy érzékelő figyeli, akkor a leggyakrabban azt a megoldást alkalmazzák, hogy egy másik forgási keresztmetszetben elhelyezett egyetlen diszkrét szöghelyzetet külön érzékelővel figyelve, határozzák meg a mérési keresztmetszet kezdő szöghelyzetét. Kialakíthatók a diszkrét szöghelyzetek a mérési keresztmetszetben oly módon is, hogy az egyetlen érzékelővel figyelt jelekből egyértelműen meghatározható a kezdő szöghelyzet is. Érdekes megoldást ismertet a fordulatszámtól független tisztán digitális szelekcióra az 1 596 605 számú angol szabadalom (G 01 P 3/00). A diszkrét szöghelyzetek pontos ismerete az előzőekben tárgyalt valamennyi mérési változatnál a mérés pontosságát közvetlenül befolyásolja. Ez két vonatkozásban is komoly problémát vet fel. Egyik a pontos diszkrét szöghelyzetek kialakításának bonyolult és költséges volta (pontosság, kis méretek, egyszerű felerősítési és/vagy alkalmazási lehetőség, időbeli stabilitás). A másik probléma a pontos mérőtárcsa centrikus felerősítése a forgó szerkezetre. Az excentricitás ugyanis további járulékos mérési hibát okoz. Ennek hatása ugyan diametriálisan elhelyezett érzékelőkkel csökkenthető, amely azonban további korlátozást jelent a mérési keresztmetszet kiválasztásában, megnehezíti az érzékelők elhelyezését, továbbá a méréseket, valamint a kiértékelés módját is bonyolítja. A találmány célja az ismert és alkalmazott digitális mérési módszerek említett hátrányos tulajdonságainak kiküszöbölése. Erre lehetőséget ad az önhitelesítési elv alkalmazása, mely szerint közvetlenül a mérési elrendezésben hitelesítő méréssel egyszerre határozható meg a diszkrét szöghelyzetek értéke és a forgásjellemzők időbeli változása. Ily módon lényegesen egyszerűbben és olcsóbban alakíthatók ki a diszkrét szöghelyzetek a mérési keresztmetszet5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 80 85 2
