Устройство для измерения параметров вибраций объектов

 

Использование: в измерительной техлке для анализа частотного спектра колёзний в системах распознавания образцов. Сущность: устройство содержит лазер 1 непрерывного излучения, электрооптический преобразователь 2, лучерасицепитель 3, поворотное зеркало 4, оптическую фокусирующую систему 5, оптический приемный блок 6, широкополосный усилитель 7, частотный анализатор спектра 8. Для получения модулированного сигнала в устройстве предусмотрен генератор 16, последовательно соединенный с блоком 17 повторения импульсов возбуждения и параллельно с оптическим приемным блоком 6. Для подстройки фазы служит пьезоэлектрический элемент 18 с зеркалом 19 и источником 20 постоянного напряжения. Для повышения быстродействия служит блок 21 фазового сравнения частотных компонент сигнала и аналоговый блок 22 памяти фазы сигнала. 1 з,п.,ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Н 11/00 В д НОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

1 (16) 07.02.93. Бюл. М 5 (71) Ярославское научно-производственное объединение "Электронприбор" (72) И.П,Дубов, Н.Н.Пересветов и Б.M.Мил нкис (56) Авторское свидетельство СССР

832350, кл,G 01 Н 9/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

617987, кл. G 01 Н 11/00, 1974. (4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПА АМЕТРОВ ВИБРАЦИЙ ОБЪЕКТОВ . (5 ) Использование: в измерительной техн ке для анализа частотного спектра колеб ний в системах распознавания образцов, С щность: устройство содержит лазер 1 неИзобретение относится к йзмерительн и технике и может быть использовано для анализа частотного спектра колебаний в сис емах распознавания образцов, в частнос и для определения характеристик с бственных колебаний объектов..

Известно устройство, имеющее источник монохроматического света, полупрозрачное зеркало, фокусирующий микроскоп, два фотопреобразователя, блок вычитания э ектрических сигналов, электромеханичес ий преобразователь, Недостатком известного устройства явл ется необходимость введения дополнит льного источника возбуждения колебаний о ъекта и невозможность исследованйя пар метров вибраций объектов.

Известно устройство для измерений вибраций, содержащее лазер непрерывного

„„Ы „„1793263 А1 воротное зеркало 4, оптическую фокусирующую систему 5, оптический приемный блок

6, широкополосный усилитель 7, частотный анализатор спектра 8. Для получения модулированного сигнала в устройстве предусмотрен генератор 16, последовательно соединенный с блоком 17 повторения импульсов возбуждения и параллельно с оптическйм приемным блоком 6. Для подстройки фазы служит пьезоэлектрический элемент

18 с зеркалом 19 и источником 20 постоянного напряжения. Для повышения быстродействия служйт блок 21 фазового сравнения частотных компонент сигнала аналоговый блок 22 памяти фазы сигнал

1 з,п.,ф-лы, 1 ил, излучения, электрооптический преобразователь лучерасщепитель, поворотные зеркала, оптическую фокусирующую систему, декодирующее устройство, широкополосный усилитель, генератор модулирующего сигнала, устройство обработки информациии. Кроме того, в устройстве и редусмотрена система для подстройки фазы, состоящая иэ пьезоэлектрического элемента с зеркалом и источника постоянного на- пряжения.

Недостатком известного устройства является невозможность точного определения резонанса исследуемого обьекта из-за инерционности применяемой системы.

Целью изобретения является повышеwe точности измерений вибраций объектов.

1793263

Укаэанная цель достигается тем, что известное устройство для измерений параметров вибраций объектов, содержащее лазер непрерывного излучения, электрооптический преобразователь, лучерасщепитель, оптическую фокусирующую систему, оптическое приемное устройство, широкополосный усилитель, видеоконтрольное устройство, генератор модулированного сигнала, снабжено расположенными между широкополосными усилителем и видеоконтрольным устройством последовательно соединенными частотным анализатором спектра, включающим фазочастотный дели-„ тель, блок сравнения амплитуд сигнала, аналоговый блоК памяти пйкового значения амплитуды сигнала; и многоуровневым компа ратором.

Кроме того, для повышения быстродействия, в частном анализаторе спектра па- 20 раллельно блоку сравненйя амплитуды сигнала и аналоговому блоку йамяти пикового значения амплитуды сигнала подключены соответственно блок фазового сравнения частотных компонент сигнала и аналоговый блок памяти фазы сигнала. .На чертеже показана схема заявляемого устройства.

Устройство содержит лазер 1 непрерывного излучения; электрооптический 30 преобразователь 2, лучерасщепитель 3, поворотное зеркало 4, оптическую фокусйрующую систему -5, оптическое приемное устройство 6, широкополосный усилитель 7, частотный анализатор спектра 8, включаю- 35 щей фазэчастотный делитель 9; многоканальный усилитель 10, параллельно соединенный с блоком 11 сравнения амплитуды сигнала, выполненном íà N-канальном

АЦП и схеме сравнения, и с аналоговым 40 блокам памяти пикового значения амплитуды си -нала 12. Частотный анализатор спектра 8 последовательно соедйнен с блоком

13 м:oroyðîâíåàîão компаратора.

Уйогоуровневый компаратор 13 соеди- 45 нен с блоком 14 цветового кодирования и блоком 15 видеоконтрольного устройства.

Для получения модулированного сигнала в устройстве предусмотрен генератор 16, последовательно соединенный с блоком 17 повторения импульсов возбуждения и параллельно с оптическим приемным устройством 6, Для постройки фазы служйт пьезоэлектрический элемент 18 с зеркалом 19 и источ- 55 ником 20 постоянного напряжения.

Для повышения быстродействия служат блок 21 фазового сравнения частотных компонент сигнала и аналоговый блок 22 памяти фазы сигнала.

Объектом исследования заявляемого устройства явились резонансные колебания объекта 23;

Устройство работает следую цим образом..

Луч лазера 1 модулируется при помощи электрооптического преобразователя 2, Сигнал модуляции поступает от генератора

16 модулированного сигнала на электрооптический преобразователь 2, далее луч разделяется лучерасщепителем 3 на зондирующий и опорный, После лучерасщепителя

3 зондирующий луч через оптическую фокусирующую систему 5 фокусируется на исследуемый объект,23, возбуждая в нем резонансные колебания.. Отраженный от объекта 23 лазерный луч собирается оптической системой 5 и с помощью поворотного зеркала 4 направляется на оптическое приемное устройство 6, одновременно туда попадает и опорный луч, После приема и усиления сигнал, несущий информацию о резонансных колебаниях образца, попадает на,блок фазочастотного делителя 9 частотного анализатора 8, где происходит разложение в ряд Фурье, выделяя амплитудные и фазовые составляющие сигнала, далее сигналы усиливаются многоканальный усилителем 10 и поступают для сравнения с заданным уровнем в блок 11 сравнения амплитуды сигнала, где формируется сигнал и характеризует вибрационные параметры образца.

Сигнал преобразуется в двумерный сигнал и поступает на аналоговый блок 12 памяти пикового значения амплитуды сигнала, где происходит запоминание раэностных уровней последующего сигнала амплитуды.

С частотного анализатора спектра 8 сигнал пОступает на многоуровневый компаратор 13.

Блок 17 повторения импульсов возбуждения формирует сигнал повторения для генератора 16 с изменением длительности импульса; заданной блоком 11 сравнения амплитуды сигнала для генератора 16, Блок 17 повторения импульсов возбуждения формирует также сигнал обнуления для фазочастотного делителя 9 и команду вызова параметров предыдущего сигнала для блока 11 для возможности сравнения с пришедшим сигналом. С блока 14 цветового кодирования сигнал воспроизводится на видеоконтрольном устройстве 15, So время действия лазерного импульса для предотвращенйя перегрузки оптическое йриемное устройство 6 закрыто сигналом запрета с генератора 16.

1793263

Подстройка фазы опорного сигнала производится при помощи системы, состоящей из пьезоэлектрического элемента 18 с зеркалом 18 и источника 20 постоянного напряжения, Изменение напряжения на пьезоэлектрическом элементе позволяет изменять фазу в пределах 1 — л/2.

В блоке 21 фазового сравнения частотн к к компонент формируется сигнал, несущий ийформацию о вибрациях образца. В аналого ам блоке 22 памяти фазы сигнала происходит запоминание разностных уровней по следующего сигнала амплитуды и фазы.

Оптическое приемное устройство б выполнено из системы линз с встроенным фотоприемником, Блок 11 сравнения амплитуды сигнала может быть выполнен также нэ двухуровневых компараторах с запоминанием предыдущего сигнала, 5 Видеоконтрольное устройство 15 представляет собой цветной монитор, Дополнение заявляемого устройства последовательно установленными частот10 ным анализатором спектра и многоуровтневым компаратором, включвнными между широкополосным усилителем и видеоконтрольным устройством, а также новое выполнение частотного анализатор спектра, 15 лоэволяет повысить точность измерений вибраций объектов.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения параметроЬ вйбрэций объектов, содержащее лазер не рерывного облучения с злектрооптическ м преобразователем, оптически связаннье с ним лучерэсщепитель, поворотное зе кало и оптическую фокусирующую систему, последовательно соединенные оптическ е приемное устройство, предназначенное для взаимодействия с поворотным зе калом, и широкополосный усилитель, бл к повторения импульсов возбуждения, генератор модулированного сигнала, выход которого соединен с входом злектрооптическ го преобразователя, а входы — с входами

on ического приемного устройства и блока по торения импульсов возбуждения, и посл довательно соединенные блок цветового кодирования и блок видеоконтрольного устройства, отл ич а ю ще еся тем, что, с цеЛью повышения точности, ойо снабжено частотным анализатором спектра, выполненным в виде последовательно соединеннь х фазочастотного делителя, вход

I !

20 которого соединен с выходом широкополосного усилителя, многоканального усилите- ля, управляющий вход которого соединен с входом блока повторения импульсов воз25 буждения, блока сравнения амплитуд сигналов, дополнительный вход которого соединен с вторым выходом блока повторения импульсов возбуждения, и аналогового блока памяти типового значения амплитуды

30 сигнала, и многоуровневым компаратором, вход которого соединен с входом аналогового блока памяти пикового значения амплитуды сигнала, а выход — с входом блока цветного кодирования, 35 2. Устройство по п.1. о т л и ч à ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено. последовательно соединенными блоком фазового сравнения частотных компонентов сигнала, входы ко40 торого соединены с второй группой выходов многоканального усилителя, и аналоговым блоком памяти фазы сигнала, выход которого соединен с вторым входом многогуровневого компаратора, 1793263

Составитель И. Дубов

Техред М,Моргентал

Редактор С. Кулакова

Корректор С. Юско

Заказ 496 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!

t !