Измеритель виброперемещений

 

Я

Б (72) Авторы изобретения

В. И. Петрович и С. Н. Дульшиков центральное конструкторское бюро Главэнергор (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕМЕШЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для точных измерений перемещений в виброкалибровочных установках. . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель виброперемещений; содержащий -лазерный интерферометр, включающий формирователь коротких импульсов в опорном канале, и блок измерения величины

1о перемещений i1 J.

Недостатком известного измерителя является большая погрешность в случае когда наряду с колебаниями основнойчастоты присутствуют посторонние ме15 ханические колебания, к которым чувствителен блок измерения величины перемещений. Погрешность измерения особенно заметна при низких частотах и наличии высокочастотных помех. го

11ель изобретения — повышение помехоустойчивости и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в измерителе виброперемешений, 2 содержащем лазерный интерферометр, включающий формирователь коротких импульсов в опорном канале, и блок измерения величины перемещений, последний выполнен в виде подключенных первыми входами к формирователю коротких импульсов опорного канала четырех схем совпадения, инвертора, через который вторые входы второй и четвертой схем совпадения и измерительного канала интерферометра подключены к вторым входам первой и третьей схем совпадения, формирователя управляющих импульсов„ один выход которого соединен с третьими входами первой и второй схем совпадения, к второму его выходу подсоединены третьи входы третьей и четвертой схем совпадения, двух реверсивных счет чиков, выходы первых двух схем совпадения соединены с входами первого реверсивного счетчика, выходы третьей и чет вертой схем совпадения соединены с входами второго реверсивного счетчика, подключенного входами к выходам обоих счетчиков измерителя модуля и соединенного с его выходом цифрового индикатораа.

На фиг. 1 представлена блок-схема измерителя виброперемещений; на фиг. 2 — 5 временные диаграммы, поясняющие работу измерителя; на фиг. 3 представлены фазовые соотнбшения измерительных импульсов и перемещений.

Измеритель виброперемещений содер- 10 жит лазерный интерферометр, включающий в себя, например, гелий-неоновый лазер

1, установленные по ходу его луча четвертьволновую пластину 2, светоделительный куб 3,. уголковые отражатели !5

4 и 5 в измерительном и опорном каналах соответственно, поляризационные фильтры 6 и 7, фотоприемники 8 и 9, .формирователи 10 и 11 прямоугольных импульсов и формирователь 12 коротких 20 импульсов, и блок измерения величины перемещений, выполненный в виде подключенных первыми входами к формирователю 12 коротких импульсов опорного канала четырех сехм 13, 1 4, 15 и 16 25 совпадения„инверторв 17, через который

" вторые входы второй 14 и четвертой 16

:хем совпадения и измерительного канала интерферометра (не показан) подключены ко вторым входам первой 13 и 5р третьей 15 схем совпадения, формирователя 18 управляющих импульсов, один выход которого соединен с третьими входами первой 13 и второй 14 схем совпадения, ко второму его выходу подF ; соединены третьи входы третьей 15 и четвертой 16 схем совпадения, двух реверсивных счетчиков 19 и 20, выходы первых двух схем 13 и 14 совпадения соединены со входами первого реверсив- 4О ного счетчика 19, выходы третьей и четвертой схем 15 и 16 совпадения соединены со входами второго реверсивного счетчика 20, подключенного входами к выходам обоих счетчиков. 19 и 20, из- 45 мерителя 21 модуля и соединенного с его выходом цифрового индикатора 22.

Уголковый отражатель 5 опорного канала приклеен к светоделительному кубу

3, а отражатель 4 связан с объектом

50 изм ерения.

Работает измеритель виброперемещений следующим образом, Плоскополяриэационный луч лазера 1, пройдя четвертьволновую пластину 2, пре-55 образуется в аллиптически поляризованный и кубом 3 "расщепляется на два луча. Один, пройдя светоделительную грань куба 3 и отразившись от отражателя 5. поступает в светоделнтельный куб, .а второй луч, отразившись от ббъекта измерений отражателя 4, связанного с объектом измерений, складывается с первым.

Со светоделительной грани куба 3 луч поступает через поляризационные фильтры 6 и 7 на фотоприемники 8 и 9. Модулированный по интенсивности луч преобразуется в импульс тока в формирователях 10 и 11 (фиг. 2,соответственно

0 и 0 ). Так квк поляризационные фильтры 6 и 7 имеют взаимно перпендикулярные направления пропускания, то импульсы, образующиеся на выходах формирователей 10 и 11 (U > и U ) 1 сдвинуты друг относительно друга на

90 . На выходе формирователя 12 коо ротких импульсов при движении объекта вверх формируется передним фронтом импульса U короткий импульс U4, а при движении объекта вниз этот импульс формирует задний фронт импульса 0> и на выходе формирователя 12 коротких импульсов образуется сигнал U (фиг. 2), так как при изменении направления движения на входе формирователя 12 передний и задний фронт входного импульса сдвигаются на величину длительности импульса. Далее короткие импульсы поступают на первые входы четырех трехвходовых схем совпадения или логических схем ИЛИ-НЕ. На вторые входы двух из них 14 и 16 поступают прямоугольные импульсы с выхода формирователя 11 непосредственно, а иа вторые входы схем

13 и 15 — через инвертор 17 (фиг. 2, 0 ). На третьи входы схем совпадения поступают прямоугольные импульсы с формирователя 18 управляющих импульсов. Эти импульсы имеют длительности, равные половине периода колебаний вибростенда, и сдвинуты друг отнрсительно друга на 3T/2. Передний фронт первого импульса имеет произвольный сдвиг фазы (относительно нулевого положения.

На фиг. 3 представлена форма колебае ний вибростенда, где 23 и 24 — распределение импульсов на выхода формирователя 12 коротких импульсов; 25 -и 26сигналы нв выходах формирователей 18 управляющих импульсов; 27 и 28 — временные диаграммы сигналов соответственно на суммирующем и вычитаюшем входах реверсивного счетчика 19; 29 и 30временные диаграммы сигналов соответственно на суммирующем и вычитаюшем входах второго реверсивного счетчика 20.

8 = =(i-sì× )

1 Л

25 и (1+51п ф } y й

5 9988

Импульсы на счетные входы счетчи- . ков поступают тогда, когда на управлякюцих входах соответствующих схем совпадения появляются логические единицы.

Таким образом, число импульсов на суммирующем и вычитаюшем входах реверсивных счетчиков. будет равно

70 4 пульсов и счетчиках, образовавшееся в результате воздействий помех, стремится к нулю.

Использование предлагаемого измерителя виброперемешений в виброкалибровочных установках позволит повысить точность калибровки виброизмерительных приборов. формула изобретения где S.p» амплитуда колебаний вибростенда;

Л вЂ” длина волны излучения. лазера.

Тогда общее количество импульсов,. поступившее на счетчик 19 эа один период измерения, будет равно

8 =N -N+= МЧ.

1 1 1

Аналогично для второго счетчика 20 с учетом сдвига фазы

2 о

Я = @ (1ФcosV) 25

Я = — ((-с05Ч}

2. Л

4 î

8 H- 84 = — 0с089

Я. 2 2 Л

Так как формирователь 18 управлшоших импульсов соединен с генератором возбуждения (не показан} вибростенда, то при .измерении количество импульсов в счетчиках 19 и 20.суммируется и эа m пе- риодов будет зарегистрировано

И

450.

К =пт — МпЧ и

1 Л фЯ у . и, ч С0 Ч . Ца выходе из2 Л мерителя 2 1 модуля формируется код, соответствующий величине амплитуды 50 виброперемешений стенда с точностью

go 0,1 мкм. Результат измерений отображается на цифровом индикаторе 22. 45

При наличии колебаний, отличающихся по частоте от частоты генератора возбуждения вибростенда, число импульсов, поступивших на суммирующие и вычитатпцие входы реверсивных счетчиков, примерно одинаково и общее количество имИзмеритель виброперемешений, содержаший лазерный интерферометр, включакюций, формирователь коротких импульсов в опорном канале, и блок измерения величины перемещений, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности измерений, блок измерения величины перемещений выполнен в виде подключенных первыми входами к формирователю коротких импульсов, опорного канала четырех схем совпадения, инвертора, через который ,вторые входы второй и четвертой схем совпадения и измерительного канала интерферометра подключены к вторым входам первой и третьей схем совпадения формирователя управляющих импульсов, один выход которого соединен с третьимн входами первой и второй схем cosnaдения, к второму его выходу подсоединены третьи входы третьей и четвертой схем совпадения, двух реверсивных счетчиков, выходы первых двух схем совпадения соединены с входами первого ре версивного счетчика, выходы третьей и четвертой схем совпадения соединены с .входами второго реверсивного счетчика, 1 пОдключенного входами к выходам обоих

:счетчиков измерителя модуля и соединен i .ного с его выходом цифрового индикатораэ

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Бердичевский А. М. и др. Лазерные интерферометры. Обзоры по электронной технике ин-та Электроника, вып. 7 (133). М., 1973, с. 28-30, рис. 22 (прототип).

Составитель Г, Боголюбова

Редактор B. Лазаренко Техред Ж.Кастелевкч Корректор M ° Коста

Заказ 1 130/63

Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППЛ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4