Устройство для измерения амплитуды механических колебаний объекта

Устройство для измерения амплитуды механических колебаний объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды механических колебаний проводящих объектов . С целью повышения точности в устройство, содержащее измерительный электрод 1, объект 2, источник 3 напряжения , усилитель 4, резистор 7, линейный детектор 8, шину 17 нулевого потенциала, введены ключ 5, арифметический блок 6, компаратор 9, одновиб| атор 10 формирова1;ель 11 пилообразного напряжения, компаратор 12, пиковый детектор 13, делитель 14 напряжения , одновибратор 15, частотомер 16, а источник 3 напряжения выполнен управляемым. Амплитуда колебаний объекта 2 определяется по скорости передвижения объекта через положение равновесия , что позволяет измерять амплитуды колебаний без систематическихS ошибок, связанных с нелинейной зависимостью величины емкости от расстояния между измерительным электродом и объектом и с изгибом,объекта во время колебаний. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) (51) 4 С 01 Н 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО;ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4228329/24-28 (22) 13.04.87 (46) 30. 10.88. Бюл. К 40 (?1) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (72) А.В.Мозурас, P.IO.Ю,Гульбинас, К.М.Рагульскис и Э.С.Б.Славицкас . (53) 534.08 (088.8) (56) Приборы и системы измерения вибрации, шума и удара: Справочник. М.:

Машиностроение, 1978, т.2, с.52.

Приборы и техника эксперимента, 1981, В 2, с.200. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТА (57) Изобретение бтносится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды механических колебаний проводящих объектов. С целью повышения точности в устройство, содержащее измерительный электрод 1, объект 2, источник 3 на.— пряжения, усилитель 4, резистор 7, линейный детектор 8, шину 17 нулевого потенциала, введены ключ 5 арифметический блок 6, компаратор 9, одновибратор 10 формирователь 11 пилообразного напряжения, компаратор 12, пиковый детектор 13, делитель 14 напряжения, одновибратор 15, частотомер

16, а источник 3 напряжения выполнен управляемым. Амплитуда колебаний объекта 2 определяется по скорости передвижения объекта через положение равновесия, что позволяет измерять ам- плитуды колебаний без систематических Ж ошибок, связанных с нелинейной зависимостью величины емкости от расстоя- МФ ния между измерительным электродом С и объектом и с изгибом объекта во время колебаний. 2 ил. (?(34272

Изобретение относится к измери-тельной технике и может быть испольЗОВаНО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ а«(1(лт(тУДЫ МЕХанических колебаний проводящих объек-тов.

Цель изобретения — повышение точности путем исключения систематичес-кой ошибки измерения, связанной с нелинейностью зависимости емкости от 1(( расстояния между измерительным элек-:тродом и объектом и с изгибом объекта во время колебаний.

На фиг.1 приведена блок-схема уст% ройства, на фиг.2 — временные диаграммы, иллюстрирующие взаимодействие между блоками устройства.

Устройство содержит измерительный электрод 1, объект 2, источник 3 напряжения, усилитель 4, ключ 5, ариф- 20 метический блок б, резистор 7, линейный детектор 8, компаратор 9,, Одповибратор io, формирователь 1 l пило(образного напряжения, компаратор 12, пиковый детектор 13, делитель 14 напряжения, одновибратор 15, частотомер

16 и шину 17 нулевого потенциала.

Измерительный электрод 1 подключен к источнику 3 напряжения. Источник 3 напряжения, усилитель 4., ключ 5 соединены последовательно, Выход ключа

5 подключен к первому входу арифметического блока 6. Параллельно входу усилителя 4 включен резистор 7, а выход усилителя 4 через линейный детек ":5 тор 8 соединен с управ?!«Нощ«тм входом источника 3 напряжения. Выход усилителя 4 также соединен с первым входо«компаратора 9, второй вход которого подключен к шине 17 нулевого потен4п3 циала..Выход компаратора 9 соединен с входом одновибратора 10. выход которого подключен к входу формировате-ля 11 пилообразного напряжения, выход которого соединен с IIepeb((в»(одом компаратора 12 и входом пикового детектора 13, который через делите(«ь

14 напряжения соединен " вторым входом компаратора 12, въ«ход которого соединен с входом одновибратора 15 выход которого I«OS?NJII(E

Устройство работает следу(ощ«1(! Об.-. разом.

На измерительный электрод 1 источ"ника 3 напряжения подается (Iостоянное напряжение U. Иэ-за изме«(::.;.-(Ня злектрическОЙ емкОсти Bм((ocT«101 О преОбразователя, одной оокладкой которого является !;:.l((BpiITBëbíblé электрод 1

ДРУГОЙ КОЛЕ ОЛ(Щ!! (С«! ЗаЗЕ(»т(ЕН((Ы(! объект 2., на pFзисторе 7 падае-, переМЕ((E(QB На((ОЯл(- 111(Е КО 1 ОР ÎP. " СИЛИВа ется усилителем 4. Колеба«(ия объекта покаэаьн(на фиг.2а, выходной сигнал усилителя 4 — на фиг.2б.

В момент времени, когда сигнал на выходе усилителя 4 равен HyJI((,, т.е. г ( в момен и Qt= — -" 2((п и (,) (=-"„— (+ 2(п ((3 — циклическая частота колебаний объекта 2; n — - целое положител«-,ное число), выходное напряжение ксмпаратора 9 меняет свои знак (фиг. в?. Од:новибратор 10 вь(рабать(вает нмпулт-cbl ((, .- ( в моменты времени Ы=--- - - ((г((фиг 2 т

Г), ИитЕРВаЛ ВОЕМЕНИ 1(ЕХДУ КотОтРЫМИ равен периоду колBáB«I!Ié !. обра"..öà 2.

Указ аннb(p импульсы управля:uт p(«". ботой фор <ирова т Jl«I 1 1 тт«(лQObpBBHQI Q напряжения. ("(е«1(ду дву(«я последовательнымп импульсами с выхода одновиб-. ратора 10 выходное напряжение формирователя 11 пилообразногс напряжения периодит!ески линейно возрастает (фнг,2д) до макспмальногс значения

Цт, пРот:ОРЦиональн(«го пеРИОДУ колеЬанит! . Отъекта 2 Пттт»пообразнОе на пряжение с вьхода формирсвателя 1 пи. лоо бр аз ного «IG(lряжBE! HH пс ступает на первый vxOI(, b".Qiz apaTQpa 12 и на вход пикового детектора 13, на выходе коT0P0i O ПО«(ВЛЯЕтСЯ НаПРЯт((ЕНИЕ ((-. (фиг. 2е), На ф!!г„2.(с:птсшной ливией H. ::oápàЖЕНО «(а(?Р(1«.1;ЕНИЕ IJ,,, РаЗДЕЛЕНт(ОЕ С По:1 т!ОЩЬЮ Г;(-Х;т e(1 i 4 Нанррт(Е«(гя Нг 4 ко гOpQB» поступаB т нс(в To(. 0:.: вход ком

I(.;ратотоа 1(2-., 3 П(т?(:,(К-i 10 той -" !тилообРаз«(ОЕ НаПРЯ Bl. IB ПО(т Фта . : iPB IIG

E»Bp73? вт»од ко(,тчар.з TOза 1 / о

1 (!

/ »

Ь i<0(iентт(времени cat=.„- + 2((и и

/ (.((::=- II - ;;т(вы;-::.Одное напряжение комВ .1"!01.(;-.,(ты (.?:= "(."+ 2((n однавиоратор выраба (b(r.;ает !.(т.(п тл.-. ы (т«1!г,2и

Г" г °

IcG T opb е в э у,. ; 1.; Оме«(ты 3 (In yc?(!(E . !<Л(вч

5 т ПОСЛ ..ДН(?(?1 И:-.?(ЕРЯЕт МГНОВЕННЫЕ Звана((тт l (1;-;т: лвнот л (тт, Н" !т (ттснттт== !"Bë!l 4 проно(" ционаяь((ь(е c«(Qpости т(-трЕт«т((т?(((- ?ти;(Га т -; 0 > (тзкта 2 ттакоця- ° (((BHcIi;(01 < <(".i3BpятBт(ьны| т:. .?(0((.вот!О« -? арз -.т(;-т ° -(Е(-(т т ((?т ?тавот. Е,"" (ò, ?"«Г 2т() =з

143

Измеренные значения U,„ с выхода ключа 5 поступают в арифметический блок 6.

Частотомер 16, подключенный к выходу одновибратора 15, измеряет частоту поступающих на вход частотомера 16 импульсов, равную частоте колебаний объекта 2. Измеренное значение частоты 1 поступает в арифметический блок 6, в котором определяется амплитуда х механических -колебаний объекта 2 по формуле:

2 о eüiõ

1 U о

9 где 1 . — расстояние между измерительным электродом 1 и поверхностью объекта 2 В моменты прохождения объекта 2 через положение равновесия;

Я вЂ” диэлектрическая проницаемость среды;

Š— электрическая постоянная;

S — площадь измерительного электрода 1;

U — постоянное напряжение, поддерживаемое на измерительном электроде 1;

8 — сопротивление резистора 7, — измеренная частотомером 16 частота импульсов;

Б, — величина поступающих в арифметический блок 6 с выхода ключа 5 импульсов.

Подачу постоянного напряжения U на измерительный электрод 1 обеспечивает линейный детектор 8, выход которого подключен к управляющему входу источника 3 напряжения. Это необходимо,для обеспечения пропорциональности выходного сигнала U „ и амплитуды колебаний объекта х, что повышает

О9 точность измерения. Для поддержания

I постоянного напряжения на измерительном электроде 1 электродвижущая сила Г источника 3 напряжения изменяется по закону где a. — ток в цепи: шина 17 нулевого, потенциала — объект 2 — измеритель4272

4 ный электрод 1 - источник 3 напряжения — резистор 7 — шина 17 нулевого потенциала.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуды механических колебаний объекта, содержащее измерительный электрод, объект, источник напряжения, резистор, усилитель, линейный детектор, шину нулевого потенциала, первый вывод резистора подключен к первому выходу источника напряжения, объект подключен к шине нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два компаратора, два одновибратора, формирователь пилообразного напряжения, пиковый детектор, делитель напряжения, ключ, частотомер и арифметический блок, а источник напряжения выполнен управляемым, второй

ВыВОд резистора подключен к шине Hóлевого потенциала, второй выход источника напряжения подключен к измерительному электроду, первый выход источника напряжения через усилитель подключен к первому входу первого

30 компаратора, входу линейного детектора и информационному входу ключа, выход которого подключен к первому входу арифметического блока, выход линейного детектора подключен к управляющему входу источника напряжения, выход первого компаратора через последовательно подключенные первый одновибратор, формирователь пилообразного напряжения, пиковый детектор

40 и делитель напряжения подключен к первому входу второго компаратора, выход которого через последовательно подключенНые второй одновибратор и частотомер подключен к второму входу арифметического блока, выход формирователя пилообразного напряжения подключен к второму входу второго компаратора, выход второго одновибратора подключен к управляющему входу

50 ключа, второй вход первого компаратора подключен к нине нулевого потенциала.

f434272

Составитель В,Подолян

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Редактор JI.Ï÷îëèíñêàÿ

Заказ 5545/43 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государстненного комитета СССР по делам изобретений и открытий

f13035 Иосква, -35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уп. Проектная, 4