Лазерный виброметр

Лазерный виброметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды механических колебаний. Целью, изобрёте-. ния является упрощение схемы установки и повышение точности измерений при работе с диффузно отражакицини объектами. Цель достигается тем, что в лазерном виброметре осуществляется счет интерференционнь(х полос за интервал времени, равный периоду колебаний объекта. Это обеспечивает возможность непоср едственного измерения амплитуды колебаний. Увеличение точности достигается за счет соответственного увеличения отношения времени измерения к периоду колебаний, что эквивалентно увеличению числа независимых измерений амплитуды колебаний . Излучение лазера 1 модулируется с частотой колебаний объекта 3. Фотоприемник 5 регистрирует интерференционные полосы, число которых пропорционально амплитуде, колебаний и переходу колебаний. Устройство позволяет осуществлять счет полос за время, кратное периоду колебаний, который задается источником 4 возбуждения колебаний объекта. 3 йл. (О

СВОЗ СОЕЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (111

cog 4 G 0l H 9 00

4 V 3ll2ll 4

1А -. .... "ЫИ:1 ,4,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0TKPblTHA (46} 07.12.89. Бюл. Н 4$ (21) 4106495/24-28 (22) 0$.06.86 (7l) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) В.л.тычинскийу С.Н.Козбтову

С.А.Жерновой, А.Н.Торопов и И.Н.Мазааов (53) 531.71(088.8) (56) Андрущак Е.А., Вйлков С.А., Мазалов И.Н. и Тычинский В.П. Лазерно-интерферометрический измеритель спектров мощных механических колеба.ний. - Электронная промышленность

1981 Ð 7, с. 103-104, Ф 8, с.94. (54) ЛАЗЕРНЫЙ ВИВРОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и монет быть исполь-. зовано для измерения аиплитуды механических колебаний. Целью,изобрете-.. ния является упрощение схемы установки и новьипение точности измерений при.работе с диффузно отракающими объектами. Цель достигается тем, что в лазерном виброметре осуществляется счет интерференционных полос эа интервал вреиени, равный периоду колебаний объекта. Это обеспечивает воэl мохность непосредственного измерения амплитуды колебаний. Увеличение точности достигается за счет соответственного увеличения отношения времени измерения к периоду колебаний, что эквивалентно увеличению числа независимых измерений амплитуды колебаний. Излучение лазера l модулируется с частотой колебаний объекта 3. Фотоприеиник- 5 регистрирует интерференционные полосы, число которых пропорционально амплитуде колебаний и переходу колебаний. Устройство позволяет . осуществлять счет полос за время, кратное периоду колебаний, который С задается источником 4 возбуждения колебаний объекта. 3 Мл.

1383975

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

Целью изобретения является упрощение схемы установки и повышение точночти измерений при работе диффуэноотражающими объектами эа счет того, что, счет интерференционных полос про" изводится за интервал времени, кратный периоду колебаний объекта измерения.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства на фиг.2 - пример формирования последовательности знакопеременных импульсов для фазы отра- женной волны (g =О; на фиг.3 - экспериментально полученная зависимость амплитуды колебаний 8 по показаниям счетчика и относительной амплитуды .48s от напряжения возбуждения Ч .,ВибII рометр содержит лазер I, резонатор, которого образован двумя полупрозрачными зеркалами, телескопический объектив 2, направляющий световой ноток на исследуемый объект 3 источник 4 возбуждения колебаний объекта, фотоприемник 5, электронную схему в виде усилителя 6, формирователя 7 разнополярных импульсов, делителя 8 час-. тоты, счетчика 9 разнополярных импульсов с цифровой индикацией.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 через телеско" кический объектив 2 попадает на исследуемый объект 3, колеблющийся с амплитудой S который .закреплен на электромеханическом преобразователе (вибростенде), возбуждаемом источником 4 на частоте Q =2 /Т, где Тпериод колебаний. Излучение.с противоположного конца лазера попадает на фотоприемник. После предварительного усиления в усилителе 6 из сигнала фототока формируются счетные импульсы посредством формирователя 7, причем число импульсов равно числу пересечений нуля переменной составляющей фототока. Счетчик 9 подсчиты" вает число этих импульсов эа интервал времени, кратный периоду колебаний Т; Интервал времени NT задается источником 4 возбуждения колебаний и управляющими импульсами с делителя 8 частоты,с коэффициентом деления Я.

Принцип действия устройства поясняется следующим образом.

От объекта 3 с коэффициентом отра5 жения R излучение попадает в резона" тор лазера 1 и вызывает ог носительное изменение интенсивности генерации света

С R-„

U a — - ° — — ° сову, (I)

2Ь Р где С вЂ” скорость света;

Ь - длина резонатора лазера

Ф - прозрачность выходного зеркала расположенного со стороны объекта P для гелийнеонового лазера - 3 ° IO .Гц;

С1г- фаза отраженной волны. (Для гармонических колебаний Х(с)

S cosset ), 20 - координата

«4ТХ(Е) „478

p(t) = — -"- «„o "— -cosgt+(p (2)

1 - 7,: э где S - -амплитуда колебаний рбъекта;

Q - частота колебаний объекта;

25 с — начальная фаза, зависящая от положения объекта на оси луча лазера;

t — текущее время., "Из (l) и (2) следует

Г 4 8

I(t) U Kcos I — созйФ+g 1 (3} %

С КТ рде К

2L Р

При постоянном значении у. нули функ35 ции T.(t) соответствуют моментам вре" меии

At, =srcc0s m 2 4т8

4 в8 где ш — нечетное целое число (ноложи40 тельное или отрицательное) .

Число нулей P sa период колебаний .

T зависит от 4%8/3, q и ш. Так, на пример, в интервале m, +I, ш -1 в случае выполнения,неравенства

45 Т 4т8

- "сг — — +tP< - P 0 а при его

2 Э 2

Э нарушении Р 2. Фаза cp (t) является случайной функцией времени с равномерной плотностью вероятности в ин50 тервале О - .2Ф. Среднее значение числа нулей, измеренное эа отрезок времени, Т БТ » . Т соответствует среднему значению

cP(ф, ш) v — ° (5)

Ю8 8S

Абсолютная погрешность в измерении амплитуды при усреднении за время Т NT (где 0 - целое число пе3 3839 риодов) будет равно э /4Ф,а относительная — Ъ /4БЬ. Число нулей за один период колебаний определяется известным методом — формированием раэнополярных импульсов и подсчетом их с

5 помощью счетчика, на управляющие входы которого подается напряжение от генератора, возбуждающего колебания объекта.

t0

На фиг.2 приведен пример формирования последовательности разнополярных импульсов с фронтами в моменты времени выполнения равенства (4) для гармонического движения объекта с

4Б амплитудой -,„ * 3,5 и начальной фазой g для двух значений cp : q 0;

П (- . Отрезки прямых, соответствующие значениям m = - 1,3,5..., в точках пересечения с функцией g (t) определяют моменты времени t„" обращения в нуль I(t) и формирования фронтов разнополярных импульсов для 25 (у О. Пунктиром показаны отрезки прямых для формирования фронтов при cp

Ф (Ь - разнополярные импульсы для

0,5». Число импульсов эа период.

Т колебаний Р = 12, с " то же, для с 9Р14), Устройство было изготовлено и испытано в качестве виброметра диффуэно .отражающих объектов в диапазоне частот .20+5009 Гц с амплитудами колебаний 0,1 26 мкм. На фиг.3 при75 ведена экспериментальная зависимость амплитуды колебаний пластинки гетинакса от напряжения генератора-возбудителя на частоте 3000 Гц на расстоянии I,5 м. 1(ривая I — экспериментально полученная, зависимость амплитуды колебаний Я по Показаниям счетчика и относительной амплитуды 4S/ от напряжения возбухщения,В. Пунктирная кривая II — асимптота для больших значений 4$/ 2/.

Формула изобретения

Лазерный виброметр, содержащий последовательно установленные источник возбуждения колебаний объекта, связанный с исследуемым объектом, телескопический объектив, лазер, резонатор которого образован двумя полупрозрачными зеркалами, фотояриемник, электронную схему, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности измерений и упрощения конструкции, электронная схема выполнена в виде формирователя разнополярных импульсов, вход которого подключен к выходу фотоприемника, счетчика разнополярных импульсов с цифровой индикацией, счетный вход которого соединен с.выходом формирователя разнополярных импульсов, делителя частоты, вход которого связан с выходом источника возбуждения колебаний объекта, а выход с управляющим входом счетчика.

Ю Е8

Составитель R.Глазкова

Редактор Т.Куркова Техред M.Ходанич Корректор Г.Рещетник

Ъ»

Заказ 8252 Тираж 512 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101