某大型减速器运行工况及其过渡过程的测试

1、某大型减速器运行工况及其过渡过程的测试一、引言在旋转机械的测试中，除了常见的温度、压力信号需要测试外，转速、扭矩及功率因是衡量不同工况工作的关键指标，也占据着重要地位，有时为了润滑、冷却的需要，流量参数的测试也会受到关注。这样一来，需测试的通道数不仅增多，而且信号的种类也趋多样化，从而使整个测试系统的构建亦变得复杂起来。本文介绍的某大型减速器的测试，正是这类测试中极具代表性的一个，它除了要实现不同工况下的监测外，还要完成从一个工况过渡到另一个工况（即：过渡过程）的测试，后者对大型旋转机械的出厂实验是非常重要的。二、测试方案当被测通道信号频率较高时，通常用测频法，其原理如图1所示，图2示出了测频

2、工作波形。图1中时基电路产生的标准时基信号2，经过门控电路后转化为门控信号3，该门控信号在T1时间内开通闸门，使加在闸门输入端的被测信号fx即1（通常整形为方波）通过闸门，得到被计数的方波4，进而送到计数器进行计数；门控信号3在T2时间内则会关闭闸门，禁止被测信号1通过闸门，从而禁止计数，同时计算机或微处理器则可利用该时间T2从计数器中取出所计的脉冲个数Nf，并作相关操作，为下一次计数做好准备；当已知时间T1及所计的脉冲个数Nf时，可由式fx=Nf/T1算得被测信号的频率。当T1一定时，若被测信号fx逐渐变小，Nf的值也会随之减小，则采用测频法引起的1误差就会越来越大，当fx低于一定值时，1误

3、差可能会大得不能容忍，这时则应选用测周法1。测周原理方框图如图3所示，图4示出了测周工作波形示意图。因待测信号Tx（即波形2）的占空比不一定相等，故在门控电路中用二分频电路尽可能地将其转换为等占空比的方波3，然后去控制闸门，当闸门开通时，经分频器得到的时标脉冲1（设其周期为Ts）则会通过闸门，得到波形4，并送至计数器进行计数，如计数值为NT，则Tx=NT*Ts，从而可计算出待测信号频率fx=1/Tx；因为待测信号频率fx较小，故Tx较大，而时标脉冲1的频率可以很高，所以NT的值可以很大，即可使1误差减小，这样就提高了待测信号的测量精度。三、并行、多通道频率信号测试的设计思想基于上述测频、测周原

4、理，我们提出了一种并行、多通道频率信号的测试方法，其设计思想为：在时间T内，无论是测频通道，还是测周通道，均要进行一次完整而有效的计数，并且将各通道计数结果用中断的方式快速地取出。其工作波形如图5所示，为了讨论简单且不失一般性，图中只给出了两路并行输入的频率信号，其中一路被测信号fXH的频率较高，用测频法；另一路TXL频率较低（图5中TXL为被测信号二分频后的波形，以使其占空比尽量相等），考虑用测周法。时间T为每次测点的间隔，它决定了采样率，T1为实际允许计数的时间限，T2为CPU中断读取各通道计数值及进行相关操作的时间。因测频、测周的门控信号互不相同，为实现上述设计思想，其关键在于各自门控信

5、号的设计。相比较而言，测频通道门控信号的设计较简单，可直接用时标波形TC来合成，使其在T1时间内开通计数，在T2时间内引发CPU中断，以读取所有通道计数值，并进行相关操作以准备下一次计数；很显然，若采样率一定，即测点的时间间隔T一定时，为了提高测频精度，应尽量增加T1时间，减少T2时间，但T2最小不能小于CPU执行中断程序所需的时间；因时标波形TC可由标准时间脉冲Tclk经定时/计数器8254分频得到，所以T2正好为标准时间脉冲信号Tclk的一个时钟周期，故调整Tclk的频率，即可改变T2的值。对于测周通道，要在每次间隔时间T内也完成一次采集，必需在时标波形TC的T1时间内，对测周通道进行一次

6、完整而有效的计数，以便在T2时间内，计算机能读取其计数值，并为下一时间T内的采集做好准备。因为TXL在T1时间内可能有一个或多个完整的Tx（TXL为被测信号二分频后的波形，即Tx实际为被测信号的周期）到来，且Tx到来具体个数是不可预知的，所以不能直接用TXL来合成测周通道的门控信号。为了保证测周通道计数的有效性，其门控信号应满足如下条件：即在T1时间内，无论被测信号TXL来了多少个Tx（但至少有一个完整的Tx），应仅仅只在一个完整的Tx时间内进行计数。3挖掘典型习题，培养灵活思维。数学教学是学生创造性的活动过程，为了使学生获得真正的数学知识，在课堂教学中，教师应充分挖掘典型习题，通过一题多变、

7、一题多联、一题多解等方法进行训练，开拓解题思路，开阔视野，促使知识迁移，提高学生思维的灵活性和广阔性，也有利于创新意识的培养。通过变式教学，让学生始终处于再创造、再发现的状态，在变中求活，在活中求新。例：如图3，有一块以O为圆心的半圆形空地，要在这块空地上划出一个内接矩形ABCD辟为绿地，使其一边AD落在半圆的直径上，另两点B、C落在半圆的圆周上。已知半圆的半径长为a ，如何选择关于点O对称的A、D的位置，使矩形ABCD的面积最大？该题是一道渗透环境保护意识的应用题，可用一元二次函数的最值，或用正、余弦函数的有界性可解决该问题。变式1 把一段半径为R的圆木锯成横截面为矩形的木料，怎样锯才能使横

8、截面的面积最大？变式2 如图4扇形OAB的半径为1，圆心角等于 ，P是弧AB上一点，PQRS是扇形的内接矩形，试求这个矩形面积的最大值。变式3 将一块半径为20cm，圆心角为120的扇形铁片裁成一块矩形，有两种裁法（如图5）：让矩形一边在扇形的一条半径OA上，或让矩形一边与弦AB平行。请问哪种裁法能得到最大面积的矩形，并求出这个最大值。变式4 设一扇形的半径为R，中心角为2 ， ，试求这扇形的面积最大的内接矩形。变式5 已知扇形OAB，O为顶点，顶角为120，OA2，在弧AB上有一动点P，过P引平行于OB的直线交OA于Q，求POQ面积的最大值及此时点P的位置。变式6 在一个半径为R的半圆中，求

9、内接矩形周长的最大值。实践证明，教学中只要不拘泥于教材，不搞简单的就事论事，充分挖掘思维的深度，拓宽思维的广度，就能拓展学生的思维空间，激活创新思维。4引入开放题教学，培养创新思维。数学作为一门思维性极强的基础学科，在培养学生的创新思维方面有其得天独厚的条件，而开放题的教学，又可充分激发学生的创造潜能，尤其对学生思维的变通性、创造性的训练提出了新的更多的可能性。所以，在开放题的教学中，选用的问题既要有一定的难度，又要为大多数学生所接受，既要隐含“创新”因素，又要留有让学生可以从不同角度、不同层次充分施展他们聪明才智的余地。例如，直线 与抛物线 相交于 、 两点， ，试求直线 的方程。你能在上面

10、的空格中补充一个恰当的条件，使直线方程得以确定吗？此题刚一给出，学生的思维便很活跃，补充的条件也形形色色。如：（1） ；（2） ；（3）线段 被 轴平分（4）线段 的中点到 轴的距离最短。学生畅所欲言，涉及到的知识有韦达定理、弦长公式、中点坐标公式、两直线相互垂直的充要条件、最值问题、数形结合思想等等，学生实实在在地进入了自主学习的状态。设置这样一个开放题，其目的在于通过学习提高学生的发现问题、吸收信息和提出新问题的能力，注重学生主动获取知识、重组应用，从综合的角度培养学生的创新思维。5注重研究性学习，培养创新意识。研究性学习强调学生通过探究和发现进行书本知识的学习，它超越特定的学科知识体系和

11、严格的课堂局限，强调综合运用所学知识和技能，要求学生自主性、创造性地学习，对知识主动探究，重视问题的发现与解决，从而获得探究的体验，发展探究能力和创新意识。江泽民说：“解答数学题，最重要的是培养一个人的钻研精神”，恰当地提示了数学研究性学习对造就人才的重要作用。由于受教学大纲、教材内容等方面的限制，教材中的很多内容不可能过多地展开和延伸，这些延伸的内容中很多是进行研究性学习的好素材。例如，在学习正、余弦定理等内容后，教师可利用以下题组（求下列各式的值）：（1） ； （2） ；（3） ； （4） 。以上几个式子的结构都类似于余弦定理的右端，那么它们是否和余弦定理有着某种联系呢？引导学生利用正弦定

12、理将余弦定理中的边换成角，即可得到： 。这正是余弦定理的三角函数表达式。因此只须将角 、 、 赋予不同的值，即可得到一系列类似于上述结构的问题，从而使学生找到了解决一类问题的通性通法，形成多题一解的认识，有利于优化思维品质，有利于对知识结构的理解，站在系统的高度掌握问题的实质，当然，在研究性学习的过程中，教师应为学生提供自由、和谐、相互尊重的气氛，使学生有一个轻松的学习环境，鼓励学生有尝试新经验的勇气，学会从失败中总结经验教训，从错误中吸取合理因素，为成功的创造奠定良好的基础。这种研究性学习开展的越多，学生的思维就越灵活，创新的意识也自然就得到了培养。6发展想象空间，培养创新精神。发展想象力是

13、培养创新意识的重要保证。一切创新活动都是从创造性想象开始的，即人们在原有知识的基础上对记忆事物的想象，经过重新组织而创造出新的形象、新的概念和新的方法。青少年时期是想象力最活跃的时期。因此，在教学中教师要千方百计地创设情境，精心组织材料，为学生展开想象的翅膀拓展空间，从中激励他们的创新精神。例：（2003年全国高考第15题）在平面几何里有勾股定理：“设ABC的两边AB、AC互相垂直，则AB2+AC2 =BC2”。拓展到空间，类比平面几何的勾股定理，研究三棱锥的侧面积与底面积间的关系，可以得出正确的结论是“设三棱锥A-BCD的三个侧面ABC、ACD、ADB两两互相垂直，则 。该题构思从低维到高维

14、，拓展了思维空间，给人耳目一新之感。丰富的想象和联想是增强创新意识的利器。本题如果学生能联想构造一个长方体，用一个平面去截长方体易得满足条件的三棱锥A-BCD，进而易推证结论“ ”。这是一道考查学生空间想象和合情推理能力的试题。试题的难度并不大，但从高考阅卷情况来看，本题的得分率较低。从平面到空间的类比问题，近年来各地的高考试题多次出现，如：2002年上海春12题、2004年广东15题均为面积到体积的类比问题。应注意的是，这里的类比不是简单的知识迁移，还需要感知从二维到三维时，图形、度量的对应关系，在猜想、归纳的基础上进行证明。此类考题为考查创新意识提供了有效途径。通过开放条件、结论、策略、情景，让学生的思维在创造的气氛中得到锻炼与发展，并让学生在开放探索中发散思维，寻求问题众多的结构或结果，从而使学生的主体意识得以唤起，创新精神得以呈现。总之，数学课堂教学是培养学生的创新意识和创新能力的主阵地，要求我们教师在教学上具有全新的教育观，不断改革我们的课堂教学模式，积极倡导新的教学形式。教师要给学生创造更多主动思考的空间，多给学生以创新的条件、机