Ультразвуковое устройство для измерения параметров вибрации Советский патент 1983 года по МПК G01H11/00 G01N29/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для -определения количественных характеристик и частотного диапазона параметров вибраций.

Известно ультразвуковое устройство лля измерения параметров вибрации, содержащее генератор ультразвуковых колебаний, расположенные в исследуемой среде излучатель ультразвуковых колебаний и приемник, избирательный усилитель и регистрирующий прибор Cl 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 генератор с подключенным к его первому выходу излучателем, последовательно соединенные приемник, усилитель амплитуды с автоматической регулировкой усиления, усилитель частотнофазовых сдвигов и синхронный детектор, . усилитель частотно-фазовых гсдвигов и синхронный детектор вторыми входами соединены с вто рым выходом генератора, к вход которого подключены последовательно соединенные блок автоматической подстройки частоты и дополнительный приемник, установленный на фиксированном расстоянии от излучателя, и генератор t2}.

Недостатком этого устройства является то, что оно позволяет определить только среднее значение скорости вибрации.

Цель изобретения - определение спектра мгновенных скоростей вибргации.

Поставленная цель достигается тем, что 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 синхрон.ный детектор, усилитель частотно(фазовых сдвигов и синхронный детектор чвторыми входами соединены с вторым выходом генератора, к входу которог подключены последовательно соединенные блок автоматической.подстройки частоты и дополнительный приемник, установленный на фиксированном расстояний от излучателя, и регистратор, снабжено, последовательно включенными формирователем импульсов, счетчиком импульсов, блоком памяти и сумматором и последовательно включенными фазов1ым детектором, усилителем-формирователем, счетчиком с предустановкой схемой И и генератором опорной частоты, выход схемы Исоединен 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 функ- , , циональная 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 6 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 входсчетчика 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 амйлитуды с автоматической регулировкой усиления, выход сумматора

12 соединен с вторым входом блока 11 памяти, а регистратор 18 подключен к его выходу. Исследуемая вибрирующая поверхность 19размещена в среде 20. I ; Устройство работает следующим образам.

Управляемый по частоте генератор 1 вырабатывает непрерывный синусоидальный сигнал, который преобразуется излучателем 2 в ультразвуковой сигнал и излучае±ся через лоцируемую среду 20 в направлении вибрирующей поверхности 19 и дополнительного приемника 8, Блок 7 автоматической

подстройки частоты подстраивает

частоту управляемого генератора 1 так, чтобы в промежутке излучатель 2 - дополнительный приемник 8поддерживался постоянный фазовый сдвиг Этим достигается постоянство длины волны ультразвуковых колебаний вне зависимости от скорости распространения ультразвука, чем устраняется зависимость измерений от параметров лоцируемой средо:. , 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. Скорость изменения дополнительного фазового сдвига характеризует скорост вибрации.

Ультразвуковой сигнал, отраженный от вибрирукнцей поверхности 19, преобразуется приемником 3 в элект рический сигнал, усиливается и стабили 3 иру е тся lip амл ли туде в у си ли г теле 4 амплит да с автоматической регулировкой усиления и поступает на вход усилителя 5 частотно-фазовых сдвигов, который выполнен в виде 11-последовательно соединенных блоков умножения на два с преобразованием частоты.

С выхода усилителя 5 сигнал подается на первый вход синхронного детектора б, а на второй его вход сигнгш с управляемого по частоте генератора 1, в результате чего сигнал на выходе синхронного детектора 6 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 прямоуг9льной формы подаются на первый вход счетчика 10 импульсов, при этом происходит сброс счётчика 10 в нуль и одновременно начинается счет импулЛ:Ьв, поступающих на второй счетный вход.

С помощью фазового детектора 13, входы которого связаны с управляемы по частоте генератором 1 и с усилителем 4 амплитуды с автоматической регулировкой усиления, происходит выделение электрических сигналов, лропорциональных виброколебаниям, затем эта -колебания усиливаются, стабилизируются по амплитуде и преобразуются в прямоугольные импульсы с помощью усилителя-формирователя 14 и далее подаются на счетный вход счетчика 15 с прадустанов0 кой. Путем установки коэффициента счета счетчика 15 згщается величина времени накопления числа импуль.сов, поступающих на его вход, т.е. выбирается необходимая длина ис5 С €ДУЗ к й реализации, которая определяет точность измерения. СигАал, соответствующий времени накопления, с выхода счетчика 15 открывает схе му 16 И и разрешает проход импульсов генератора 17 опорной частоты

на счетный вход счетчика 10.

Счетчик 10 подсчитывает число импульсов- с генератора 17 за время действия разрешаю1аего сигнала подступающего с усилителя-формирователя

5;14 импульсов и обратно, пропо адиональное мгновенному значению виброскорости,

i Количеством импульсов, прешедших ;через счетчик 10, определяется ад0;рее ячейки блока 11 памяти, в отоiрой накапливается информация о количестве замеров данного значения ;виброскорости, а сигнал р блока 11 памяти, поступающий на первый вход

5 суммзтора 12, на втором входе которого постоянно присутствует сигнал 1, формирует сигнал переноса 1, который записывается в блоке 11 памяти по адресу, определяемому сиг-Налом счетчика 10.

: После окончания интервала накопления в блоке 11 памяти накапливается информация о спектре мгновенных значений виброскорости в виде количества замеров данного эначе5 ния виброскорости за время накопления. Эта информация подается на вход регистратора 18 для отображения.

.. Таким образом, в данном устрой0 стве достигается по сравнению с -прототипе возможность измерения мгновенного спектра скорости вибрации.

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 де- тектором, 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