Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений Советский патент 1983 года по МПК G01H1/00 G01B17/00 

СХ)

со оо , Изобретение относится к иэмеритвль нбй технике и может быть использова но в любой отрасли машиностроения. Известен ультразвуковой фазовый измеритель виброперемецений, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, излучающий преобразователь, приемный преобразователь и фазовый детектор, второй вхо которого подключен к выходу задаюцего генератора. Принцип работы измерителя основа на измерении разности фаз излученно го и отраженного от исследуемого объекта ультразвукового сигнала, по величине которой судят о смещенииобъекта ClL Недостатком измерителя является узкий динамический диапазон измерен из-за наличия нелинейных искажений выходного сигнала за счет/произвол ного выбора рабочей точки излучающего и приемного преобразователей. При этом в выходном сигнёше фазового детектора появляются дополнитель ные гармоники, обусловленные нели(нейными искажениями. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является, ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и излучающий преобразователь приемный преобразователь и фазовый детектор, второй вход которого подключен ко входу излучающего преобразователя, и коммутатор. При измерении стационарных проце сов измеритель работает в линейном .. режиме. На практике чаще всего имеют место нестационарные процессы, при которых измеряемые высокочастотные сигналы складываются с появляющимися низкочастотными, что приводит к изменению положения рабочей точки фазового детектора и появлению нелинейных искажений С23. Недостатком известного устройства является УЗКИЙ динамический диапазон измеряемых- виброперемещений, обусловленный нелинейными искажениями выходного сигнала фазового детектора Цель изобретения - Ловышение чувствительности и расширение динамического диапазона. Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой фазовый изме ритель виброперемещений, содержащий последовательно соединенные задакядий генератор и излучакяций преобразователь, приемный преобразователь и фазовый детектор, второй вход которого подключен к входу излучающего преобразователя, и коммутатор, снабжен включенной между генератором и излучающим преобразователем .линией задержки, управляющие входа которой подключены к выходу коммутатора. подключенным к выходу фазового детектора аналого-цифровым преобразовате лем, подключенным к его выходу блоком обработки инфомации, источником опорного напряжения и соединенным с ним компаратором, второй вход которого подключен к выходу фазового детектора, а выход - к второму вхоДУ блока обработки информации и к входу коммутатора. На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2 диаграммы напряжения, поясняющие работу измерителя. Ультразвуковой фазовый измеритель вибррперемещений содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, линию 2 задержки с управляемыми входами, излучающий преоб-, разователь 3, взаимодействукяций с исследуемым объектом 4, приемный преобразователь 5, фазовый детектор . 6, второй вход которого подключен к входу излучающего преобразователя 3, аналого-цифровой преобразователь 7 и блок 8 обработки информации. Вым ход фазового детектора 6 соединен.со входом компаратора 9, выход которого соединен со входом коммутатора 10 и вторым входом блока 8 обработки информации. Другие входы .компаратора 9 соединены с выходом источника 11 опорного напряжения. Выходы коммутатора 10 сЪединеНы с управляющими входами управляемой линии 2 задержки. Измеритель работает следующим образом. Выходной сигнсш задающего генератора 1 vepe3 линию 2 задержки посту-; пает на излучающий преобразователь 3. Первоначальная задержка сигнала должна удовлетворять условию Ро {-J-+-v-j А , где п - число дискретных изменений фазы, равное числу управляющих входов линии .2 задержки, Л - длина ультразвуковой волны. . В этом случае при смещении объекта 4 на величину 4R.(t) 4 измеритель . о ... . аботает в линейном режиме, отра- . енный сигнал с выхода приемного пребразователя 5 поступает на второй вход фазового детектора 6, на первый вход которого поступает опорный сигнал с линии 2 задержки. Изменяющийся по амплитуде . выходной сигнал фазового детектора 6 поступает н-а компаратор 9, на который от источника 11 опорного напряжения подаются напряжения уровней 0 и 1/, соответствующие верхнему и иижнему порогам, вне которых заметно наличие нелинейных искажений. При увеличении входного сигнёша фазового детектора на величину, соответствующую

смещению объекта 4 Л К 7(18 , за которым начинают проявляться нелинейные искажения, выходной сигнал tJU(V фазового детектора 6 в компараторе 9 достигает одного из уровней напряжения (d или 0)(фиг. 2). В этом случае .на выходе компаратора 9 появляется импульс О, поступающий одновременно на коммутатор 10 и блок 8 обработки информации. На втором выходе коммутатора 1о появляется управляющий сигнал, изменякпшй время f задержки. Время t соответствует изменению фазы сигнала на входе фазового детектора € на .71/4 , т.е. рабочая точка измерителя смещается на Л/в , что устраняет нелинейное искажение. При уменьшении значения входного сигнала и следовательно, уменьшении изменения фазы до значения 77 /4, величина выходного сигнала фазового детектора б уменьшается до величины 02 (фиг. 2 ), что вызывает

появление -отрицательного импульса :на выходе компаратора 9, который переключает коммутатор 10 в исходное состояние. Линия 2 задержки меняет фазу на л/4 , но в обратном направлэнии. Устройство вновь работает в линейном режиме. Информация о перемшцёнии объекта с фазового детектора б через аналого-цифровой преобразователь 7 заносится в блок 8 обработкк информации.

Введение в измеритель новых злв-i ;ментов и связей позволяет автоматически отслеживать изменение величины

15 выходного сигнгша и в сортветствии .с этим изменять положение рабочей точки измерителя таким сбразом, чтобы она нгисодилась на линейном участке характеристики, что приводит к умень20 шению нелинейных искажений, а,следовательно, к расширению динамического :диапазрна.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий {последовательно соединенные задаю щий генератор и излучающий преобразователь, приемный преобразователь ,и фазовый детектор, второй вход которого подключен к входу излучаквдего преобразователя, и коммутатор, о тл и чающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения динамического диапазона, .он снабжен включенной между генератором и излучающим преобразователем линией задержки, управляющие входы которой подключены к выходу коммутатора, подключённым к выходу фазового детектора аналого-цифровым преобразователем, подключенным к его выходу блоком обработки информации, источником опорного напряжения.и соединенным с ним компаратором, второй i вход которого подключен к выходу фазового детектора, а выход - к вто(П рому входу блока обработки информа,ции и к входу коммутатора.