Устройство для бесконтактного измерения параметров вибрации

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров вибраций и механических перемещений в различных отраслях науки и техники. Цель изобретения -расширение динамического диапазона измерения вибрации и повышения точности измерений . Устройство для бесконтактного измерения параметров вибрации содержит СВЧ-генератор 1, антенно-фидерный тракт 2 с плечами опорного 3 и отраженного 4 сигналов, к которым подключены фазовый детектор 8 и регистратор 13. С целью расширения динамического диапазона измеряемых параметров и повышения чувствительности в него введены дисперсионная линия 12 задержки, включенная в цепь отраженного сигнала 4, управляемый фазовращатель 6, включенный в цепь опорного сигнала 3, блок 11 управления, подключенный между фазовым детектором 8 и фазовращателем 6, а регистратор 13 включен между блоком 11 управления и фазовращателем 6. 1 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЯХ,, 1747937 А1 (5!)5 G 01 Н 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1; .,: - .. 2 (21) 4777101/28 - ... науки и техники. Цель изобретения -расши(22) 02.01;90,: .. рение динамического диапазойа измерения (46) 15.07.92. Бюл. % 26...... вибрации и повышения -точности измере(71) Научно-исследовательский институт ме- ний, устройство для бесконтактного измеханизации и физики при Саратовском госу-: рения параметров вибрации содержит .дарственном университете . ...:.:..:: СВЧ-Генератор 1; антенно-фидврйый тракт (72) А,Ю. Сомов, N.Þ. Агринокйй, B.È. Йод- 2 с плечами опорйого 3 и-отраженного 4 . дубныйиЛ.И. Кац, - . : - :: : .:сигналов, к которым подключены фазовый (53) 620.178 (088.8): ..::;,,:..;:: — детектор 8 и регистратор 13; С целью рас(56) Авторское свидетельство СССР . ширения динамического диапазона измеN 672500, кл. 6 01 Н 9/00, опублйк . 1979. ряемы х параметров и повыш ения

Авторское свидетельство СССР " чувствительности в него введены дисперсиМ 266136, кл. А 61 В 5/10, опублик. 1969. онная линия 12 задержки., включенная .в цепь отраженного сигнала 4, управляемый (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО фаэовращатель 6, включенный в цепь опорИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ, ного сигнала 3, блок 11 уйравления, подклю(57) Изобретение относится к измеритель- ченный между фазовым детектором 8 и ной технике и может быть использовано для фазовращателем 6, а регистратор 13 вклюиэмерения параметров вибраций и мерзни- чен между блоком 11 управления и фазовраческих перемещений в различных отраслях щателем 6. 1 ил, 1747937

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров вибрации и механических перемещений в различных отраслях науки и техники.

Известно устройство дпя бесконтактного измерения колебаний обьекта, содержащее генераторы; излучающие и приемные антенны, смесители, схему сравнения и регистрирующее устройство. С генератора сйгнал подается на смеситель и излучающую антенну, отраженный сигнал от вибрирующей поверхности, промодулированный по фазе и частоте через приемную антенну и усилитель также поступает на смеситель.

Получившийся разностный сигнал поступает на схему сравнения, на которую также поступает разностный сигнал с идентичного второго передающе-приемного устройства, Со схемы сравнения получившийся сигнал поступает на регистратор.

Известно также устройство для бесконтактного измерения колебаний, содержа. щее СВЧ-генератор, антенно-фидерный тракт с двумя фазовыми детекторами, расположенными на расстоянии четверти длины волны в волноводе балансного усилителя и регистратора, между генератором и вибрирующей поверхностью образуется стоячая волна с изменяющейся напряжен ностью электрического поля в местах установки ответвлений пропорционально амплитуде вибраций. Полученные детекторами сигналы поступают на балансный усилитель и с него на регистратор.

Недостатком этих устройств является узкий динамический диапазон измерения параметров вибрции.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для бесконтактного измерения параметров механических колебаний, вклгочающее

СВЧ-генератор, антенно-фидерный тракт, содержащий фазовый детекгор с ответвителем энергии и регистратор, работающее по принципу модуляции амплитуды стоячей волны, Недостатком известного устройства также является малый динамический диапазон измерений, что связано с тем, что используемые фазовые детекторы обладают нелинейной характеристикой, которую можно считать линейной только при мал йх изменениях фазы. Вследствие амплитуда колебаний вибрации должна быть многа меньше длины волны зондирующего сигнала, чтобы получить минимальные искажения параметров механических колебаЦель иэбретения — расширение динамического диапазона измерения вибрации и повышение чувствительности, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее СВЧ-генератор, антенно-фидерный тракт с направленными ответвителями опорного и отраженного сигналов, фазовый детектор и регистратор, введены дисперсионная линия задержки, 10 включенная между направленным ответвителем и фаэовым детектором отраженного сигнала, электрически управляемый фазовращатель, вкл ючен н ый между нап равленным ответвителем опорного сигнала и фазовым детектором, блок управления, подключенный между фаэовым детектором и фаэовращателем, Предлагаемое подключение позволяет расширить динамический диапазон измерения параметров вибрации; т.е. значительно увеличить максимально возможный размах механических колебаний, Кроме того, в данном случае появляется возможность увеличения точности измерений, а также возможность регистрации доплеровских. составляющих спектра СВЧ-сигнала, порождаемых вибрацией объекта, и, следовательно, скорости его перемещейий.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства, Устройство содержит СВЧ-генератор 1, антенно-фидерный тракт 2, направленные ответвители 3 и 4, вентиль 5, электрически управляемый фазовращатель 6, смесители 7 и 9, фазовый детектор 8, гетеродин 10, блок

11 управления, дисперсионную линию 12 задержки, регистратор 13.

К СВЧ-генератору 1 подключен антенно-фидерный тракт 2 с направленными ответвителями 3 и 4, между которыми включен вентиль 5, Направленный ответвитель 3 опорного сигнала через управляемый фа40 зовращатель 6 и смеситель 7 подключен к фазовому детектору 8, к которому также челя подключены к гетеродину 10, Выход фазового детектора через блок 11 управле50 ния соединен с управляемым фазовращателем 6 и регистратором 13. устройство работает следующим. образом.

СВЧ-генератор 1 создает в антенно-фидерном тракте 2 и в свободном пространстве между антенной и вибрирующей поверхностью СВЧ-.поле, состоящее иэ падающей и отраженной волн. Часть падающей волны через направленный ответвитель 3 и фазовращатель 6 поступает на

45 рез смеситепь 9 и дисперсионную 1 линию задержки подключен направленный ответвитель 4 отраженного сигнала. Оба смесите1747937

Составитель А. Сомов

Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор Е, Островская

Редактор А, Огар

Заказ 2495 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 смеситель 7, в который также поступает сиг- Таким образом, предлагаемое устройстнал с гетеродина 10. Получившийся разно- во позволяет следить за изменением фазы стный сигнал ПЧ1 поступает на фазовый модулированногосигнала,Установкапостодетектор 8. Другая часть падающей волны янноработаетналинейномучасткехарактепроходит через вентиль 5 и систему и, отра- 5 ристики фазового детектора независимо от жаясь от вибрирующей поверхности; оказы- амплитудй вибрации, а также позволяет ревается промодулированной по фазе и гистрирОвать доплеровские смешения несучастоте. Отраженная волна черезсистему.и - щей частоты СВЧ-колебаний, а по этим направленный ответвитель 4 поступает на смешениям, следовательно, определить дисперсионную линию 12, а с нее на смеси- 10 скорость перемещения вибрирующей потель 9, на который также подается сигнал с верхности, Кроме того, повышается чувстгетеродина 10. Получившийся разностный вительность измерения параметров сигнал ПЧ2 поступает на фазовый детектор вибрации за счет перехода на промежуточ8, в котором сравниваются фазы разностных ные частоты ПЧ1 и ПЧ2 при сравнении фаз сигналов ПЧ t и ПЧ2. В случае их совпадения 15 падающего и отражающего сигналов фазосигнал ошибки будет равен нулю, Чем боль- вым детектором, ше разность фаз, тем больше сигнал ошибки. Сигнал ошибки поступает на вход блока Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

11 управления, который под его воздействи- Устройство для бесконтактного измереем подает на управляемый фазовращатель 20 ния параметров вибрации, содержащее, потенциал, перестраивающий фазовраща-,. СВЧ-генератор, антенно-фидерный тракт с тель и изменяющий фазу пацающей волны направленными ответвителями опорного и так, чтобы она становилась равной фазе от- . отраженного сигналов, фазовйй детектор и раженной волны, а сигнал ошибки на фазо- регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, вом детекторе становится равным нулю. 25 с целью расширения дийамического диапаЭтот же потенциал подается на регистра- " зона измеряемых параметров и повышения .тор 13. Посредством включения дисперси- чувствительности, оно снабжено дисперси-.

: онной линии 12 задер>кки в тракт онной линией задержки, вход которой подотраженного сигнала между ответвителем ключен к выходу направленного ответвйтеля

4 и смесителем 9 достигается перевод до- 30 отраженного сигнала, а выход — к входу фаплеровских сдвигов несущей частоты зового детектора, электрически управляе- .

СВЧ-сигналов, возникающих из-за опре- . мым фазовращателем. вход которого деленных скоростей вибрирующей поверх- . подключен к выходу направленного ответности, в значительный сдвиг фазы отражен- вителя опорного сигнала фазового детектоного сигнала, идущего на смеситель 9 для 35 ра, блоком управления, вход которого последующего сравнения с фазой опорного " подключен к выходу фазового детектора, а сигнала смесителя 7 посредством фазового -выход — к параллельно включенным регист.детектора 8, ратору и фазовращателю,