Ультразвуковое устройство для измерения параметров вибрации

Ультразвуковое устройство для измерения параметров вибрации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ, содержащее управляемый по частоте генератор с подключенным к первому его выходу излучателем, последовательно соединенные приемник, усилитель амплитуды с автоматической регулировкой усиления, усилитель частотно-фазовых сдвигов и синхронный детектор, усилитель частотнофазовых сдвигов и синхронный детектор вторЛми входами соединены с вторым выходом генератора, к входу которого подключены последовательно соединенные, блок автоматической под , стройки частоты и дополнительный приемник, установленный на фиксированном расстоянии от излучателя, ;и регистратор, отличающе ё с я тем, что, с целью определения спектра мгновеннь1х скоростей вибрации, оно снабжено последовательно включенными формирователем импульсов, счетчиком импульсов, блоком памяти и сумматором и последовательно включенными фазовым детектором, усилителем-формирователем, счетчиком с предустановкой, схемой Ни генератором опорной частоты, выход схемы И соединен с вторым (Л входом счетчика импульсов, вход формирователя импульсов подключей к ВЫХОДУ синхронного детектора, первый вход фазового детектора соединен с вторым выходом управляемого по частоте генератора, а второй - с выходом усилителя амплитуды с автоматической регулировкой усиления , а выход сумматора соединен с вторым входом блока памяти, к выходу которого подключен регистратор. со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

МЦЮВ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ПНРЫТИЙ 7OllNGAHHE ИЗОБРЕТЕНИ л:

Н АВторСНОМВ СвидгюЛьСтву, 3(5D.G 01 Н 11 00 G 01 N 29 (.Р

«Я.(21) 3267610/18-28 (22) 30.03.81 (46)15.05.83. Бюл. Р 18 (72) И.A. Чернобай, В.В. Жуков, Н.В. Бычков и Г.И. Фролов (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. акад. A.Í. Сенченко (53) 534.647+620.179 ° 16(,088.8) (56) 1. Приборы н системы для измерения вибрации, шума и удара. Под ред. В.В. Клюева. Т. 2, И., "Машиностроение", . 978, с. 55-61.

2. Авторское свидетельство СССР

9 939956, кл. G 01 N 29/00, 1980. (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ, содержащее управляемый по частоте генератор с подключенным к первому его выходу излучателем, последовательно соединенные приемник, усилитель амплитуды с автоматической регулировкой усиления, усилитель частотно-фазовых сдвигов и синхронный детектор, усилитель частотнофазовых сдвигов и синхронный детектор вторыми входами соединены с .„Я0„„! ()1793Î А вторым выходом генератора, к входу которого подключены последовательно соединенные блок автоматической под, стройки частоты и дополнительный приемник, установленный на фиксированном расстоянии от излучателя, :и регистратор, о т л и ч а ю щ е—

;е с я тем, что, с целью определения спектра мгновенных скоростей вибрации, оно снабжено последовательно включенными формирователем импульсов, счетчиком импульсов, блоком памяти и сумматором н последовательно включенными фазовым детектором, уоилителем-формирователем, снетчиком с предустановкой, схемой

И и генератором опорной частоты, выход схемы И соединен с вторым входом счетчика импульсов, вход формирователя импульсов подключен к выходу синхронного детектора, первый вход фазового детектора соединен с вторым выходом управляемого по частоте генератора, а второй — с выходом усилителя амплитуды с автоматической регулировкой усиления, а выход сумматора соединен с вторым входом блока памяти, к выходу . которого подключен регистратор.

1017930

Изобретение относится к нзмери, тельнсй технике и может быть исполь зовано для .определения количественных характеристик и частотного диапазона параметров вибраций, Известно ультразвуковое устрой- 5 ство для измерения параметров вибрации, содержащее генератор ультразвуковых колебаний, расположенные в исследуемой среде излучатель ультразвуковых колебаний и прием- 10 ник, избирательный усилитель и регчстрирукиций прибор P1).

Известное устройство отличается недостаточно высокой точностью при измерении виброколебаний, имеющих произвольную форму.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковое устройство- для измерения параметров вибрации, содержащее управляемый по частоте генера- 20 тор с подключенным к его первому выходу излучателем, последовательно соединенные приемник, усилитель амплитуды с автоматической регулиров-:, кой усиления, усилитель частотно- 25 фазовых сдвигов н синхронный детектор,, усилитель частотно-фазовых сдвигов и синхронный детектор вторыми входами соединены с вто-. рым выходом генератора, к входу 30 которого подключены последовательно соединенные блок автоматической подстройки частоты и дополнительный приемник, установленный на фиксированном расстоянии от излучателя, и генератор (2).

Недостатком этого устройства является то, что оно позволяет определить только среднее значение скорости вибрации. цель изобретения - определение 40 спектра мгновенных скоростей вибрации °

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковое устройство для измерения параметров вибрации, 45 содержащее управляемый по частоте генератор с подключенным к первому его выходу излучателем, последовательно соединенные приемник, усилитель амплитуды с автоматической регулировкой усиления, усилитель частотно-фазовых сдвигов и синхрон.ный детектор, усилитель частотно фазовйх сдвигов и синхронный детектор вторыми входами соединены с вторым выходом генератора, к входу которого подключены последовательно соединен" ные блок автоматической, подстройки частоты и дополнительный приемник, установленный на фиксированном расстоянии от излучателя, и регистра- 60 тор, снабжено. последовательно включенйыми формирователем импульсов, счетчиком импульсов, блоком памяти и сумматором и последовательно включенными фаэовым детектором, усилителем-формирователем, счетчиком с предустановкой схемой И и генератором опорной частоты, выход схемы И соединен с вторым входом счЕтчика импульсов, вход формирователя импульсов подключен к выходу синхронного детектора, первый вход фа- . зового детектора соединен с вторым выходом управляемого по частоте генератора, а второй — с выходом усилителя амплитуды с автоматической регулировкой усиления, а выход сумматора соединен с вторым входом блока памяти, к выходу которого подключен регистратор:

На чертеже представлена функциональная блок-схема ультразвукового устройства для измерения параметров вибрации.

Устройство содержит управляемый по частоте генератор 1, подключенный к нему излучатель 2, последовательно соединенные приемник 3 ультразвуковых колебаний, усилитель 4 амплитуды с автоматической регулировкой усиления, усилитель 5 частотно-фазовых сдвигов, синхронный детектор б, усилитель 5 частотнофазовых сдвигов и синхронный детектор б соединены с вторым выходом управляемого по частоте генератора

1, к входу которого подключен блок

7 автоматической подстройки частоты, входом соединенный с дополнительным приемником 8, последовательно включенные формирователь 9 импульсов, счетчик 10 импульсов, блок 11 памяти и сумматор 12, а также последовательно соединенные фазовый детектор 13, усилитель-формирователь

14, счетчик 15 с предустановкой, схему 16 И, к вторОму входу которой подключен генератор 17 опорной частоты, а к выходу — второй вход. счетчика 10 импульсов, вход формирователя 9 импульсов соединен с выходом синхронного детектора б, а первый вход фазового детектора 13 подключен к второму выходу генератора 1, второй - к выходу усилителя

4 амплитуды с автоматической регулировкой усиления, выход сумматора

12 соединен с вторым входом блока

11 памяти, а регистратор 18 подключен к его выходу. Исследуемая вибрирующая поверхность 19 размещена в среде 20.

Устройство работает следующим образом.

Управляемый по частоте генератор

1 вырабатывает непрерывный синусоидальный сигнал, который преобразуется излучателем 2 в ультразвуковой сигнал и излучается через лоцируемую среду 20 в направлении вибрирующей поверхности 19 и дополнительного приемника 8, Блок 7 автоматической подстройки частоты подстраивает

1017930 частоту управляемого генератора 1 так, чтобы в промежутке излучатель

2 — дополнительный приемник 8 поддерживался постоянный фазовый сдвиг.

Этим достигается постоянство длины волны ультразвуковых колебаний вне зависимости от скорости распространения ультразвука, чем устраняется зависимость измерений от параметров лоцируемой среды.,Отраженный от вибрирующей поверхности 19 ультразвуковой сигнал имеет по отношению к выходному сигналу генератора 1 дополнительный фазовый сдвиг, зависящий от мгновенного положения вибрирующей поверхности 19 относительно излучателя 2 и приемника 3, жестко связанных между собой. Ско-. рость изменения дополнительного фазового сдвига характеризует скорость вибрации.

Ультразвуковой сигнал, отраженный от вибрирующей поверхности 19, преобразуется приемником 3 в элект рический сигнал, усиливается и стабилизируется по амплитуде в усили; .теле 4 амплитУды с автоматической регулировкой усиления и поступает иа вход усилителя 5 частотно-фазо. вых сдвигов, который выполнен в виде- .последовательно соединенных .. блоков умножения на дза с преобразованием частоты.

С выхода усилителя 5 сигнал подается на первый вход синхронного детектора б, а на второй pro вход— сигнал с управляемого по частоте генератора 1, в результате чего сигнал на. выходе синхронного детектора б оказывается частотно-модулированным, причем определенная величина его мгновенной частоты соответствует конкретному значению мгновенной виброскорости.

С выхода синхронного детектора б сигнал поступает на формирователь

9 импульсов, с выхода которого импульсы прямоугольной форьы подаются на первый вход счетчика 10 импульсов, при этом происходит сброс счетчика 10 в нуль и одновременно начинается счет импульсов, поступающих на второй счетный вход.

С помощью фазового детектора 13, входы которого связаны с управляемым по частоте генератором 1 и с усили5 телем 4 амплитуды с автоматической регулировкой усиления, происходит выделение электрических сигналов, дропорциональных виброколебаниям, затем эти -колебания усиливаются, стабилизируются по амплитуде и преобразуются s прямоугольные импульсы с помощью усилителя-формирователя 14 и далее подаются на счет- ный вход счетчика 15 с предустановкой. Путем установки коэффициента счета счетчика 15 задается величина времени накопления числа импуль" сов, поступающих на его вход, т.е. выбирается необходимая длина исследуемой реализации, которая опре деляет точность иЭмерения. Сигиал, соответствующий времени накопления, с выхода счетчика 15 открывает схему 1б И и разрешает проход импульсов генератора 17 опорной частоты на счетный вход счетчика 10.. . Счетчик 10 подсчитывает число импульсов с генератора 17 эа время действия разрешающего сигнала, по:ступающего с усилителя-формирователя

25: 14 импульсов и обратно, пропорциональное мгновенному значению виброскорости.

Количеством импульсов., прошедших через счетчик 10, определяется ад30 рес ячейки блока 11 памяти, в кото, рой накапливается информация о количестве замеров данного значения виброскорости, а сигнал с блока 11 памяти, поступающий на первый вход

З5 сумматора 12, на втором входе которого постоянно присутствует сигнал

"1", формирует сигнал переноса "1", который записывается в блоке 11 памяти по адресу, определяемому сигналом счетчика 10.

После окончания интервала накопления в блоке 11 памяти накапливается информация о спектре мгновенных значений виброскорости в виде количества замеров данного эначе45 ния виброскорости за время накопления. Эта информация подается на вход регистратора 18 для отображения.

I.

Таким образом, в данном устрой5,:стве достигается по сравнению с

-прототипом возможность измерения мгновенного спектра скорости вибрации °

1017930

Составитель JI. Карписонов

Редактор О. Колесникова Техред О.Неце

Корректор О. Билак

Подписное, д /

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

Заказ 3525/38 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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