Ультразвуковой измеритель виброперемещений

 

Изобретение относится к области измерений механических колебаний, в частности к измерителям параметров вибрации (перемещения) поверхности объекта. Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения погрешности, вызванной медленным перемещением объекта. В качестве источника информации о виброперемещении поверхности используется разность фаз между излучаемым (опорным) и принятым ультразвуковыми сигналами. Медленно меняющийся сигнал, обусловленный паразитным перемещением вибрирующей поверхности, с выхода фазового детектора выделяется фильтром низкой частоты и подается на управляемый фазовращатель, который изменяет фазу опорного сигнала, компенсируя тем самым паразитное изменение фазы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д!) 4 G Ol В 17 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

©и ф Ф Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4335446/25-28 (22) 30. I 1.87 (46) 07.12.89. Бюл. № 45 (71) Горьковский государственный университет им. Н. И. Лобачевского (72) А. И. Мартьянов и Л. М. Кустов (53) 531.718.2 (088.8) (56) Антонец В. А., Казанов В. В. Ультразвуковой измеритель перемещений (виброметр).— -Горький: ИПФ АН СССР, препринт

¹ l 12, 1984. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ВИБРОПЕРЕМЕШЕНИЙ (57) Изобретение относится к области измерений механических колебаний, в частности к измерителям параметров вибрации

Изобретение относится к области измерений механических колебаний, в частности к измерителям параметров вибрации (перемещения) поверхности объекта, находящегося в жидкой среде с использованием звуколокации.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем исключения погрешности, вызванной медленным перемещением объекта.

На фиг. 1 приведена блок-схема и.змерителя; на фиг. 2 — конструкция блока ультразвуковых преобразователей; на фиг. 3 схема управления.

Ультразвуковой измеритель виброперемеще ни и содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, усилитель 2 мощности, излучающий преобразователь 3, который излучает ультразвуковые сигналы в сторону вибрирующей поверхности 4, последовательно соединенные приемный преобразователь 5, резонансный усилитель 6, формирователь 7, управляемый делитель 8, фазовый детектор 9, фильтр 10 низкой

ÄÄSUÄÄ 1527498 А 1 (перемещения) поверхности объекта. Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения погрешности, вызванной медленным перемещением объекта. В качестве источника информации о виброперемещении поверхности используется разность фаз между излучаемым (опорным) и принятым ультразвуковыми сигналами.

Медленно меняющийся сигнал, обусловленный паразитным перемещением вибрирующей поверхности, с выхода фазового детектора выделяется фильтром низкой частоты и подается на управляемый фазовращатель, который изменяет фазу опорного сигнала, компенсируя тем самым паразитное изменение фазы. 3 ил. частоты и индикатор ll, последовательно соединенные управляемый фазовращатель 12, вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора 1, формирователь 13 и управляемый делитель 14, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 9, последовательно соединенные фильтр 15 низкой частоты, вход которого соединен с выходом фазового детектора 9, и усилитель 16 обратной связи, выход которого соединен с вторым входом фазовращателя 12, и схему 17 управления, первый выход которого соединен с вторым входом усилителя 16 обратной связи, а ее второй выход — с вторыми входами управляемых делителей 8 и 14.

Блок ультразвуковых преобразователей состоит из приемного и излучающего преобразователей 3 и 5, закрепленных непосредственно на концах кабелей 18, которые прижимом 19 закреплены в корпусе 20.

Отверстие 21 служит для крепления блока.

Схема 17 управления состоит из последовательно соединенных программного усT1527493 ройства 22, схемы 23 совпадения, запоминаю<цего устройства 24 и схемы 25 совпадения и ждущего мультивибратора 26, выход которого соединен с вторыми входами схем 23 и 25 сонпадения и запоминающего устройства 24. Второй и третий выходы запоминающеfo устройства 24 являются первым и вторым выходами схемы 17 управления соответственно. В автоматическом режиме работы н качестве программного устройства может быть использоваtta ÝÂÌ.

Устрой THo работает слелующим образом.

Вырабатываемый генератором 1 сигнал усиливается усилителем 2 мо<цности и поступает на излучающий преобразователь 3.

Отразившить (>T вибрирук)щей поверхности 4, сигнал посту пает на tlo«лелонательно соелиH tltlhl(приемный преобразователь 5, рез<>If(It<«ttattf усилитель 6. формирователь 7 и лелитель с<. B этой цепи сигнал усиливается, «та нлартизируется его а ми.<итуда, изменяется час)ота. КоэффициеHT деления дс.)ителя 8 определяется выбранным диапазоном чунстнительности. Опорный сигнал от .<адающего генератора I поступает на последовательно соединенные управляемый фазонрашатель 12, формирователь 13, делитель 14 частоты. Коэффициент деления частоты залается схемой 17 управления. Кодовая комбинация коэффициента деления набирается н и рог ра ммном устройстве 22 — кодовый перек 1K)÷àте.<ь, и с помощью жлу<цегo мультивибратора 26 через схемы 23 и 25 совпадения заносигся н запоминаю<цен устройство 24. Тем самым изменяе)ся коэф фицие«г деления лелителя и соответстненн(> усиливается диапазон чу B«TBIIT«ëüío«òè прибора, который <>Ilp<леляется требованиями при измерении

11осле де.tH гелей 14 и 8 частоты сигнал поступает на фазовый детектор 9, где вырабатывается напряжение, величина и знак KUTopof o lip()ll(>pllltoHHльны величине и знаку смещения исследуемой поверхности.

Фильтр 10 низкой частоты отфильтровывает ныс<>кочастотные составляющие, имеющиеся н выходном сигнале фазового детектора 9, и полезный сигнал с выхода фильтра 10 поступает на индикатор 11.

В случае, когда расстояние между вибриру ющей поверхностью и датчиком изменяется, появляется соответствующий изменению фазовый сдвиг, который на выходе фазового детектора 3 вызывает появление соответствую<цего по знаку и величине напряжения 3То напряжение выделяется фильтром 15 низкой частоты и через усилитель 16 обратной связи поступает на управляемый фазонращатель 12. Таким образом, фаза опорного сигнала изменяется на велиФор,(у.(а и:<обр(гения

40

45 снабжен последовательно соединенными вторым фильтром низкой частоты, вход которого подключен к выходу фазового детектора, усилителем обратной связи и фазовращателем, второй вход которого под50 к.ючен к второму выходу задающе-о -енератора, а выход — к входу второго формирователя, и схемой управления дели телями, первый выход которого соединен с вторым входом усилителя обратной связи, 55 а ее второй выход с вторн<ми входами первого и второго управля< мых делителей.

25 чину, соответствующую нозникшем, н принятом сигнале фазовому сдвигу. С помощью этой же схемы flo команлс сo схемы 17 упранления осуществляются установка нуля фазового детектора и включения усилителя 16 обратной снязи. Возможность выключения усилителя 16 необходима для измерения медленных перемещений исследуемой поверхности независимо от измерения ее вибрации.

Конструкция блока ультразвуковых преобразователей. приведенная на фиг. 2, выполнена так, чтобы избе кать образования стоячей волны. Это обеспс чивается тем, что передняя часть корпуса 20 не параллельна исследуемой поверхности (нс перпендикулярна направлению из >учения) Исклкзчение а кустической на волки lo(ти гается тем, что приемный пр«образона<с,lt 5 нахолигся в <ени оправки изл ч; юц<(го преобразователя 3, а понерхнс)сгпая акустическая волна ло приемного < р< образонателя н« доходит из-за бо )ьп<()lo за<ухания на элементах датчика.

Таким образом, lip< . (tHI tl< мое устрой«TI)o мо кет быпгь использон,> (():л,<я измерения пара метров вибрации поверки(н ти н жидкос6 ти с необходимой чувствительностью 10см и точностью н случае пс рс л<. Ill(ни я исслелуемой нибрирук>щ и п(>нерхности относител<,н<> датчика. хльт1)азвуковой измеритель виброперемсщений обьекта, содержащий последовательн<) «n«ли пенные задающий генератор, усилитель мои<ности и излучак)<ций преобразователь, последовательно соединенные IlpHHHмак>щий преобразователь, резонансный усилитель, первый формирователь, первый управляемый делитель, фазовый детектор, фильтр низкой частоты и и иди катор, последовательно соединенные второй формиронатель и второи упранляемыи делитель, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения погрешности, вызванной медленным перемещением объекта, он.

1527493

1527493

Составитель В. Кольцов

Редактор Л. Гратилло Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 7501 i46 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101