[发明专利]跟踪滤波直接定位式动平衡测量系统

说明书

本发明涉及一种动平衡测量系统，特别是涉及一种跟踪滤波直接定位式动平衡测量系统。

动平衡测量系统系指动平衡机和测振仪所用主测量电路的技术方案。测量任务是确定造成不平衡振动的偏重量的大小和偏重点的位置。在旋转平面坐标系中它是以X分量和Y分量表示的一个点，在时间一量值或相位一量值坐标系中它是一个正弦函数。测量仪器的技术指标共两项，即：最小可达剩余不平衡量e_mar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坐标分解系统。它利用两个互成正交的基准信号进行相关处理，把被测信号分解到X轴和Y轴上，从中抑制了干扰的影响。经过数十年的改进、发展，在通用动平衡机中达到的技术指标为e_mar＝0.5微米，URR≥95%。它的误差是有方向性的，无法补偿或校正。电路其它部分的误差、传感器误差和机械误差都是没有方向性的，本可进行简单的校正，但因这方向性误差的存在，使整机误差的校正发生困难。

在上述技术系统之前，曾广泛流行双T滤波闪频定位的所谓闪光式，它是没有方向性的。但因双T电路滤波性能不好，特别是对频率敏感，相位误差很大，久已列为淘汰，已成定论。但这是误解，只要把双T滤波换为有强滤波能力和高相位准确度的跟踪滤波，它就是一种技术指标更高而结构非常简单的新的先进技术。

在X-Y坐标分解系统中也使用着一些跟踪滤波器，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，而与本发明的直接定位系统有根本不同。

本发明根据上述以跟踪滤波替代双T滤波这一构思和现有平衡机中已使用着一些跟踪滤波器这一技术进展，提出一种新方案。其任务是使技术指标有显著提高、测量准确度可以在工作现场随时检验和校正，使其结构简化、可靠性、稳定性提高，造价降低。

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。它是采用时间-量值座标系统，或即相位一幅值座标系统，把被测信号直接作正弦函数来实施测量的。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被测旋转体某一基准点的相位角。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。

此种系统的优点是显然的。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。

实现此种技术方案的滤波器，要求有高的相位准确度。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：开关电容滤波器、数字滤波器等。

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。

实施例：用一只MF10构成两级Q＝10的带通滤波器（时钟频率由相位计的锁相环提供），技术指标为e_mar＜0.1g·mm/kg，URR＞95%。

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。时钟频率45f。，由R₂、R₄把谐振频率确定在f₀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的位置。