Устройство для измерения амплитуд механических колебаний

Устройство для измерения амплитуд механических колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет исключения электрической связи между объектом и устройством, т.е. обеспечения дистанционного измерения. Устройство для измерения амплитуд механических колебаний содержит источник 1 когерентного излучения, излучение которого делится светоделительной пластиной 2 на две части. Первая часть, отражаясь от поверхности объекта 3, интерферирует с второй частью, которая проходит через оптический модулятор 4 и отражается от неподвижного отражателя 5. Интерференционная картина воспринимается фотоприемником 6, сигнал с которого фильтруется фильтром 7, настроенным на частоту колебаний объекта 3, нормализуется усилителем 8 п через фазовращатель 9 управляет оптическим модулятором 4. Изменяя величину сдвига фазы вносимого фазовращателем 9, добиваются обращения в ноль амплитуды выходного сигнала узкополосного фильтра х- 7. Зная величину сдвига фазы, при котором произощло обращение в ноль бесселевой функции, определяют амплитуду колебаний объекта 3. 1 ил. (О (Л со ю 00 О5 05 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 В 21/00

ВСЕСЯОЗИАй, !3,", !3 (ЬНБЛ.-"::. -"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3996495/24-28 (22) 27.12.85 (46) 07.08.87. Бюл. № 29 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) В. М. Адрианов, П. В. Коленько, А. М. Лачугин и С. М. Макаров (53) 534.08 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 970095, кл. G 01 В 9/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АМПЛИТУД МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет исключения электрической связи между объектом и устройством, т.е. обеспечения дистанционного измерения.

Устройство для измерения амплитуд меха„„SU„„1328669 д 1 нических колебаний содержит источ н и к когерентного излучения, излучение которого делится светоделительной пластиной 2 иа две части. Первая часть, отражаясь от и<верхности объекта 3, интерферирует с второй частью, которая проходит через оптический модулятор 4 и отражается от неподвижного отражателя 5. Интерференционная картина воспринимается фотоприемником 6, сигнал с которого фильтруется фильтром 7, настроенным на частоту колебаний объекта 3, нормализуется усилителем 8 через фазовращатель 9 управляет оптическим модулятором 4. Изменяя величину сдвига фазы вносимого фазовращателем 9, добиваются обращения в ноль амплитуды выходного сигнала узкополосного фильтра

7. Зная величину сдвига фазы, при кото- И ром произошло обращение в ноль бесселевой функции, определяют амплитуду коле- Ц ф баний объекта 3. 1 ил.

1328669 (<7

Формула изобретения

50

Производственно-полиграфическое предп

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды механических колебаний.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет исключения эксплуатационной связи между объектом и устройством, т.е. обеспечения дистанционного излучения.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения амплитуд механических колебаний содержит оптически связанные источник 1 когерентного излучения, интерферометр, состоящий из светоделительной пластины 2, измерительного плеча, связанного с исследуемым объектом 3, и опорного плеча с последовательно установленными в нем оптическим модулятором 4 и неподвижным отражателем 5, и фотоприемник 6, последовательно соединенные узкополосный фильтр 7, усилитель 8 с автоматической регулировкой усиления (АРУ) и фазовращатель 9, выход фотоприемника 6 связан с входом узкополосного фильтра 7, фазовращатель 9 электрически связан с оптическим модулятором 4.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 когерентного излучения направляется на светоделительную пластину 2, с помощью которой разделяется и проходит по двум направлениям: на поверхность колеблющегося объекта 3 и через оптический модулятор 4 на неподвижный отражатель 5. Отраженные от поверхности объекта 3 и отражателя 5 составляющие излучения интерферируют. Интерференционная картина воспринимается фотоприемником 6. При движении поверхности объекта 3 на выходе фотоприемника 6 возникает сложный спектр колебаний. Выделяя из него спектральную составляющую на частоте колебаний объекта 3, можно судить об амплитуде колебаний объекта 3.

Ам плитуда выходного сигнала узкополосного фильтра 7 определяется функцией Бесселя первого порядка.

Максимальная точность определения амплитуды колебаний достигается тем, что функция Бесселя обращается в ноль. Сигнал узкополосного фильтра 7 несет информацию о частоте и фазе колебаний поверхности контролируемого объекта 3 (в случае синусоидального характера колебаний поверхности) . Сигнал узкополосного фильтра 7 нормализуется по амплитуде с помощью усилителя 8 с АРУ. После внесения фазового сдвига с помощью фазовращателя 9 сигнал подается на оптический модулятор 4, что дает возможность изменять фазовые

ВНИИПИ Заказ 3474/43

40 соотношения в опорном и измерительном плече интерферометра. Выходной сигнал узкополосного фильтра 7, настроенного на частоту колебаний то., равен

Ыр =К, U, 1, (mfn)cosw.t;

mf= — —; n=2sin (t/2), где K — коэффициент пропускания фильтра 7; — амплитуда выходного сигнала фотоприемника 6;

1,(тп1т1)-функция Бесселя первого порядка; . — амплитуда колебаний объекта 3; длина световой волны источника 1;

Ч вЂ” сдвиг фазы, вносимый фазовращателем 9.

Изменяя величину сдвига фазы у, вносимого фазовращателем 9, добиваются обращения в ноль амплитуды выходного сигнала узкополосного фильтра 7. Фиксируют величину сдвига фазы, при которой произошло обращение в ноль бесселевой функции и исходя из формулы (1) находят амплитуду сс колебаний объекта 3. Амплитуда колебаний объекта 3, соответствующая переходам бесселевой функции первого порядка через ноль, определяется по формуле

Я. йи л)

4Кл где (mfn) корень уравнения I,. (mfn) =О, и может изменяться в зависимости от Ч в пределах от О до 2.

Калибровка угла сдвига фазы ц производится при настройке устройства по объекту с известной амплитудой колебаний.

Устройство позволяет измерять амплитуду механических колебаний объектов, не связанных электрически с измеряемой схемой, что позволяет измерять механические колебания движущихся и удаленных объектов.

Устройство для измерения амплитуд механических колебаний, содержащее оптически связанные источник когерентного излучения, интерферометр с измерительным и опорными плечами и фотоприемник, узкополосный фильтр, вход которого связан с выходом фотоприемника, фазовращатель и оптический модулятор, установленный в опорном плече интерферометра, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено усилителем с автоматической регулировкой усиления, вход которого связан с выходом узкополосного фильтра, выход — с входом фазовращателя, выход которого связан с входом оптического модулятора.

Тираж 676 Подписное риятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4