专利名称：跟踪滤波直接定位式动平衡测量仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动平衡测量仪器，特别是涉及一种跟踪滤波直接定位式动平衡测量仪器。
动平衡测量的任务是确定不平衡振动的偏重量大小和偏重点的位置。技术指标共两项，即最小可达剩余不平衡量emar和不平衡量减少率URR。前者取决于滤波能力。后者取决于量值和位置的测量准确度。为实现高的技术指标，滤波应当是自动跟踪的，或者对频率变化不敏感的。
现有先进技术都是X－Y座标分解矢量测量系统。它利用两个互成正交的基准信号进行相干检波，把被测信号分解到X轴和Y轴上，从中抑制了干扰的影响。X分量和Y分量都是直流量。
在跟踪滤波技术产生和高度发展之前用它来取代对频率变化敏感的选频滤波，成为一代技术的发展基础。但它是有缺陷的第一，它必须严格保证X通道和Y通道的正交性和对称性，这就造成了结构的复杂、技术的难度，造价和故障率的提高；第二，系统误差是方向性的，难以校正。因而也使整机误差的校正难以施行，使技术指标的提高难度很大，代价昂贵；第三，它必须依靠基准信号才能工作，并且要求基准信号有严格的相位准确度，这就限定了使用条件，牺牲了通用性。
现时，在X－Y座标分解系统中也使用着一些跟踪滤波技术。但它是作为X－Y座标分解系统的前置滤波而使用的，即使X－Y座标分解只用为终端显示，它也决定了性质和缺陷，而与本发明的直接定位系统有根本不同。
本发明以跟踪滤波为主测量电路，而由滤波输出直接给出被测信号的幅值和定位脉冲。它是直接滤波标量测量系统。从两种意义上把它称为直接定位系统。第一，可以不用基准信号而采用闪频停相法或非接触式的打点定位法在转子上直接标志或显示不平衡点的位置；第二，可不经矢量分解而直接测定不平衡点相对于基准点的相位角。一种是直接确定位置，另一种是直接测定相位角。这就是定名为直接定位系统的根据，也就是区别于X－Y座标分解系统的实质性差别。
此种仪器的优点是显然的。第一，由于定位是直接的，准确度较高，第二，由于它没有方向性，整机误差容易做到准确的校正。第三，定位脉冲可直接用为后续执行机构的指令信号，方便准确。第四，它结构简单，并且没有X－Y座标分解系统所严格要求的正交、对称等问题，造价和故障率显著降低。
动平衡测量仪的滤波器，要求很高的相位准确度。但是，由于该系统没有方向性，整机相位误差可以得到准确的校正。因此，在实际考虑的工作频率变化范围内的常量相移不影响最终效果，也是允许的。适合使用的滤波器有开关滤波器、数字滤波器、同步滤波器等。
滤波输出分成两路一路用于测幅，一路用于产生定位脉冲。定位方式有多种。可以兼用或单用。即1.相位计显示法——用定位脉冲与基准信号比较测相，确定不平衡位置相对于基准点的相位角。
2.闪频停相法——用定位脉冲触发一个闪光管或场致发光器，直接指示不平衡位置。
3.打点定位法——用高频电火花或激光或其它非接触式的方法，把不平衡点打上标记，或者自动修正偏重。
4.以定位脉冲为指令，操纵一个执行机构，自动停位对准在某一校平衡装置上，或自动打字记录等等。
现有技术的X－Y座标分解矢量测量系统只能使用相位计显示，它必须依靠基准信号，这影响了通用性。早期的技术曾经广泛采用闪频停相法，由于那一代测量电路的相位误差很大，以致造成对闪频定位准确度的误会。已经实践证明闪频定位的准确度不低于数字相位计。在现有仪器中上述两种方法都只能单独使用的。本仪器则可以兼收齐备，按方便选用。
上述第三种定位法是前所未有的。用高频电火花放电头取代闪频定位法中的闪光灯而同样由定位脉冲控制触发，它就由闪频指示改变成了自动打点定位，使同步闪光照亮一点改变为同步高频电火花打在一点，从而在指示的不平衡位置上打上标记。本仪器的准确度高达不平衡减少率URR≥95％，在采用专人分工和工艺保证的条件下足够实现一次平衡合格，这样就把平衡效率大大提高了。它为工艺流程的改革提供了基础。
实施例用一只MF10构成两级带通滤波器(时钟频率fc由相位计的锁相环提供)，必要时可以更多级。
附
图1是实施例方框图，附图2是它的电路原理图，其中1为MF10组成的两级滤波器，2为幅值检波器，3为幅值数字表，4是正弦波——方波变换器，5是数字相位表，6是基准脉冲，7是锁相环，8是分频器。由图2可见MF10(IC1)是按模式2工作的。由R2、R4把谐振频率确定在fO附近，由电位器W准确调定之，使谐振电路的相移为零。
在图1和图2中，虚线箭头是给出定位脉冲或接相位计的位置。
当所用滤波器为开关电容滤波器或开关电阻滤波器时谐振频率与时钟信号的相位无关，而只取决于时钟频率。此时产生时钟信号的基频可以不由外给基准信号提供，而由选频滤波电路(副通道)由被测信号中选择、自给。此时由于没有基准点，应当采用闪频停相法作不平衡位置的指示。如果所采用的传感器为电磁感应式(速度式)的，偏重点显示在转子的水平位置上。这就是通常的闪光式动平衡机的测量方法。采用多级“均Q调谐RC谐振放大器”构成参差谐振，可以设计成可调谐平移的矩形带通，使在矩形通频带内保持滤波器的跟踪能力，而不受干扰信号的影响。设计方法见“鉴相调谐参差谐振滤波测量电路”(专利号86201598.7)和“均Q调谐RC谐振放大器”(专利号86101843.5)。
在转子上画一条线，例如用粉笔画一条白线，则在闪频停相时可以看到这条线停在某一位置上。如果将触发闪频的信号(即滤波输出)由移相器移过一个适当的角度，可以使这条线处在偏重点的指示位置上，即预定的零相位点上。用相位计测出触发信号所移角度，即确定了偏重点与此线的夹角，这样就构成了闪频停相测角定位法。按动平衡的习惯，可称为数字相位计闪光式，或数字测相闪光式。
这种方法在整机(现场)动平衡仪器中特别好用。它避免了取基准信号的困难，而且排除了基准信号所引起的误差。
显然也可以任给或任取转子上容易识别的标志点代替上述白线。
图3即为“数字测相闪光式”的原理图。其中11为被测信号，12为可调谐平移的矩形带通，13为时钟信号发生器，14为开关电容滤波器，15为移相器，16为数字相位计，17为闪光头。经12选出的基频信号，由13形成时钟脉冲，使14调谐在这个基频上。当15的相移为零时，17指示的水平停相点即为准确的偏重点，取为0°位置。此时粉笔线或标志点停相在某一位置上，与0°点有夹角ψ。若由15移相，使粉笔线或标志点移到0°位置上，则所移的ψ角即可由16测出，从而可准确得偏重点。
方波移相器的原理如图4所示。方波经IC11倒相后加在W1上，提供可以调节方向和幅值的方波，与积分器IC12产生的三角波在IC13上叠加，IC13的输出是斜边可上下对称平移的波形，改变这斜边与横轴的交点，即在IC14取得移相方波的输出。完成±90°范围无盲角的移相。这方波先经21分频，移相后经22倍频，即得±180°范围的无盲角移相。相移与方波幅值成正比，是线性的。
为简单计，也可不用分频和倍频，而把W1两端连同与积分级的接点一起巅倒过来，其结果使输出方波倒置180°。于是可得另半周180°～360°的相移。
在软支承平衡机上，这移相器也可用于“电补偿校验转子”。在现有技术中电补偿校验转子是采用X－Y分量补偿的，返复调整不易准确。采用移相补偿属极座标系统，仅需对正相位调节幅值两步骤操作。
权利要求1.一种跟踪滤波直接定位式动平衡测量仪器，其特征是在跟踪滤波器的输出端接有幅值检波器和定位脉冲发生器或相位计，被测信号的幅值和相位是分别直接测定的。
2.由权利要求1所说的仪器其特征是采用跟踪滤波器、包括开关电阻滤波器，或开关电容滤波器。
3.由权利要求1所述的仪器其特征是有一个与跟踪滤波器平行的谐振滤波副通道，由这个副通道选择输出的信号接往产生时钟信号的倍频电路。
4.由权利要求1所述的仪器其特征是在定位脉冲通道中插入一个0～360°移相器，在移相器的两端跨接着一个相位计，用以将闪频停相的标志点移至预定的零位，而由相位计测定出不平衡位置与标志点之间的相位角。
5.由权利要求1所述的仪器其特征是用高频电火花放电头或激光代替闪频停相结构的闪光灯，而由高频电火花打点代替闪光指示。
6.由权利要求1所述的仪器，其特征是兼具三种定位装置，即使用基准信号的相位计测角定位，不用基准信号的闪频定位和闪频停相测角定位，可以按方便选用。
7.由权利要求4所述的仪器，其特征是移相器含有正方波信号源、积分级、积分正三角波与可调方波的叠加器以及对叠加波进行限幅放大的方波发生器。
专利摘要一种跟踪滤波直接定位式动平衡测量仪器，它以跟踪滤波为主电路，直接给出幅值和定位脉冲，进行测相定位、闪频定位、非接触式自动打点定位，或直接操纵终端打印或停位机构。定位是直接的，不经坐标分解，准确度很高。它没有方向性误差，因而使整机误差可简单而准确的校正。电路结构非常简单，降低了造价和故障率。它可以靠基准信号用相位计工作，也可以不用基准信号而按普通闪光式或数字测相闪光式工作。后者特别适用于现场平衡。
文档编号G01M1/22GK2072683SQ8920240
公开日1991年3月6日 申请日期1989年3月5日 优先权日1989年3月5日
发明者王经一, 康恒 申请人:王经一