Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и излучающий преобразователь , приемный преобразователь и фазовый детектор, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, генератор тактовых импульсов и последовательно соединенные схему И, коммутатор и шаговйй двигатель, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен схемой И-НЕ, подключенными к выходу приемного преобразователя последовательно соединенными интегратором, преобразователем аналог-ступенька, дифференциатором, диодом и триггером , инверсный выход которого сое- . динен с входами схем И и И-НЕ, вторые входы которых подключены к выходу Генератора тактовых импульсов, синхронизирующий вход которого соединен с входом триггера, а выход шагового двигателя соединен с управляющим входом задающего генератора. 4: 00 оо со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3443985/18-28 (22} 23.03.82 (4б) 15.10.83. Бюл. 9 38 (72) Б.A. Гордеев (71) Горьковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по нормализации в машиностроении (53) 531.718.2(088.8) (56) .1 ° Редчиков В.В. Ультразвуковой фазовый метод измерения вибросмещений. Сб. Виброметрня."Знание",МДНТП ,им. Дэержинского, 1973, с, 194-199.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 823824, кл. G 01 B 7/00, 1979 (прототип). (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕМЕЦЕНИЙ, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и излучающий пре-. образователь, приемный преобраэо„„SU-„„1048331 А

3(59 G 01 Н 1 00 G 01 В 17/00 ватель и фазовый детектор, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, генератор тактовых импульсов и последовательно соединенные схему И, коммутатор и шаговый двигатель, о т л и ч а ю—

- шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен схемой И-НЕ, подключенными к выходу приемного преобразователя последовательно соединенными интегратором, преобразователем "аналог-ступенька", дифференциатором, диодом и триггером, инверсный выход которого соединен с входами схем И и И-НЕ, вторые входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, Ф синхронизирующий вход которого соединен с входом триггера, а выход шагового двигателя соединен с управляющим входом задающего генератора.

1048331

Изобретение относится к измеритель- ной технике и может быть испольэовано s любой отрасли машиностроения при виброиспытаниях, Известен ультроэвуковой .фазовый измеритель виброперемещений, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, излучающий пре- образователь, приемный. преобразователь и фазовый детектор, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора 1 ).

Недостатками измерителя являются низкая чувствительность и точность измерений иэ-эа наличия нелинейных искажений выходного сигнала за счет 15 произвольного выбора рабочей точки излучающего и .приемного преобразователей. Оптимальным режимом работы устройства является режим, когда рабочая точка находится в середине ;у линейного участка излученного ультра" звукового сигнала.. Так как линейный участок составляет,. где Л вЂ” дли;на волны ультразвука, що вероятность попадания в область линейного, участка составляет 25%.

Погрешность выбора рабочей точки в середине линейного участка составляет л Р . = 5 10 мм и вероятность

{rain ) попадания в эту область составляет

8 ° 10 Ъ.

Следовательно измеритель практичес ки всегда. работает в нелинейном режиме, поэтому чувствительность его невелика, а наличие нелинейных иска- 35 жений увеличивает .погрешность изме" рения. ,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой фазовый измеритель 4р виброперемещений, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и излучающий преобразователь, приемный преобразователь и фазовый детектоР, второй вход которого 45 подключен к выходу задающего гене ратора, генератор тактовых импульсов и последовательно соединенные схему И, коммутатор и шаговый двигатель.

Принцип действия измерителя основан на измерении разности фаэ излученного и отраженного от исследуемого объекта ультразвукового сигнала, по величине которой судят о смещении объекта. Он работает в линейном режиме. Для измерения с вы. сокой точностью необходимо, чтобы в процессе измерений частота задающего генератора была равна резонанс-ной частоте системы "излучатель- 60 объект-приемный преобразователь".

Точность настройки частоты задающего генератора на резонансную частоту этой системы зависит от изменения температуРы, влажности и других 5 параметров окружающей среды. Незначительныее отклонения частоты от резонансной ведут к резкому снижению уровня выходного сигнала, что приводит к снижению чувствительности и точности измерителя.

Так полоса пропускания системы

"излучатель-объект-приемник" на уровне .0,707 составляет О, 5 кГц f2 l, В процессе работы вследствие изменения температуры основная резонансная частота системы "излучатель-объект-приемник" смещается на

2 кГц. При уровне звукового сигйала излучателя, равном 1, и смещении полосы на .2 кГц уровень выходного сигнала понижается примерно в 3 ра эа, следовательно чувствительность вибросигнала и точность измеряемой величины также снижаются в 3 раза.

На точность настройки частоты задающего генератора на резонансную частоту системы "излучатель-объект-прием ник" влияет также ошибка оператора.

Кроме того, низкий уровень выходного излученного ультразвукового сигнала не позволяет располагать систему "излучатель-приемник" вдали от исследуемого:объекта. Все зто резко снижает чувствительность и точность измерения измерителя, что является его недостатком.

Недостатком известных устройств является низкая чувствительность и точность измерения.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерителя.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и излучающий преобразователь, приемный преобразователь и фазовый детектор, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, генератор. тактовых импуль-сов и последовательно соединенные схему И, коммутатор и шаговый двигатель, он снабжен схемой И-НЕ, подключенными к выходу приемного преобразователя последовательно аоединенными интегратором, преобразователем"аналог-ступенька", диффереициатором, диодом и тиггером, инверсный выход которого соединен со входами схем И И-НЕ, вторые входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, синхрониэирующий вход которого, соединен с входом триггера, а выход шагового двигателя соединен с управляющим входом за- . дающего генератора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг, 2 - эпюры напряжений, пояснякщие работу измерителя.

1048331

Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, излучающий преобразователь 2, взаимодействующий с иссле дуемым объектом 3, приемный преобразователь 4, фазовый детектор 5, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора 1, последовательно соединенные интегратор б, преобразователь 7. "аналог-ступень- 10 ка", дифференциатор 8, выход которого через диод 9 соединен с триггером 10 и генератором 11 тактовых им пульсов. Инверсный выход триггера

10 подключен ко входам схемы 12 И 15 и схемы 13 И-НЕ, другие входы которы» соединены с выходом, генератора 11 тактовых импульсов, а выходы подклю чены к коммутатору 14, который соединен с шаговым двигателем 15, выход 2О которого соединен с управляющим вхо« дом задающего генератора 1.

Измеритель работает следующим образом.

С выхода задающего генератора 1 электрический сигнал, поступая на излучающий преобразователь 2, преобразуется в акустические ультразвуковые колебания, которые достигают поверхности исследуемого объекта 3, отражаются от него и поступают на один иэ входов фазового детектора 5 (фиг. 2, 16 ), на другой вход. которого поступает опорный сигнал с вы". хода задающего генератора 1. Выход ной сигнал с приемного преобразователя 4 поступает на интегратор б, где он преобразуется в монотонно возрастающее напряжение (фиг. 2.17), которое преобразователем 7 "аналог. ступенька" преобразуется в ступен- . 40 чато изменяющееся напряжение (фиг. 2.18). Сигналы с выхода преобразователя 7 "аналог-ступенька" поступают на вход дифференциатора 8, с выхода которого импульсы (фиг.2;19) ф5 через диод 9 поступают на триггер

10 и синхронизирующий вход генера» тора 11 тактовых импульсов. Сигналы с инверсного выхода триггера 10 и генератора 11 одновременно посту- у пают на входы схемы 12 И и схем

13 И-НЕ, В зависимости от изменения несущей частоты относительно резо» нансной, срабатывает одна иэ схем, с выхода которой сигнал чеРез коммутатор 14 поступает на шаговый двигатель 15 для управления режимом его работы.

В начальный момент включения измерителя вращение вала шагового двигателя 15 происходит в направлении уменьшения частоты задающего генератора 1 относительно резонансной.

В таком случае сигнал на выходе интегратора 6 начинает монотонно убывать. Первая ступенька ступенчато убывающего напряжения преобразова.теля 7 через дифференциатор 8 и диод

9 поступает на счетный вход триггера 10 и опрокидывает его. Сигнал логической единицы, появляющийся на инверсном выходе триггера 10, закрывает логическую схему 13 И-НЕ и открывает логическую схему 12 И.

Последовательность тактовых импульсов генератора 11 через открытый элемент .12 И поступает на первый вход коммутаТора 14 и шаговый двигатель 15. Вал шагового двигателя 15 изменяет направление вращения. Вследствие этого изменение частоты задающего генератора 1 происходит в сто рону приближения к резонансной частоте системы "излучатель-объект-приемник". На выходе интегратора. 6 появляется монотонно возрастающее напряжение, которое затем трансформируется после преобразователя 7 и дифференциатора 8 в импульсы поло.жительной полярности, диод 9 закрыт и отсекает их от триггера 10. Устройство работает в таком режиме до момента перехода частоты задающего генератора 1 через резонансную. Первый же отрицательный импульс с выхо« да дифференциатора 8 опрокидывает триггер 10, и вал шагового двигателя 15 изменяет направление вращения.

При этом частоту дискретизации вы4 бирают иэ условия fy=>> . где e

В период максимальной из "частот задаю: щего генератора.

Таким образ ом, . в процессе из мерений значение несущей частоты задающего генератора автоматически под держивается равным резонансной частоте системы "излучатель-объект-при- .. емный преобразователь".

Использование ультразвукового фа.зового измерителя виброперемещений

1позволяет повысить в несколько раз чувствительность и точность измерения.

1048331

8(фею) 6(8 ня) У е юб ах5атем

Царе мр) (феня) Фиг.2

Составитель В. Крапивин

Редактор A. Долинич Техред B.ääëeêîðåé Корректор A. Зимокосов

Заказ 7920/47 Тираж 873

ВНИИПЙ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытия

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике
Наверх