Виброметр Советский патент 1984 года по МПК G01H9/00 G01B11/00 

Изобретенле относится к контрольно-измеритепьион технике и может быть применено для измерения параметров вибрации и анализа вибрационного состояния различных конструкций. Известно устройство для измерения колебаний объектов, содержащее один или два источника света, оптическую систему, фотоприемники, электронные усилители соответствующего типа и электронные схемы регистрации. Такие системы позволяют измерять ; угловые или поперечные смещения, амплитуду и скорость вибрацииС. Однако результат измерений зависит от размывания светового пятна н поверхности фотоприемника из-за диф ракции света на исследуемом объекте а наличие двух фактических независимых рехистрационных оптических и электронных систем при необходимости увеличения-числа контролируемых параметров повышает громоздкость устройства; кроме того, объем информации о вибрационном состоянии контролируемого объекта недостаточный. Наиболее близким к изобретению яв ляется виброметр, содержащий оптиче кий дат.чик вибрации, подключенные к нему каналы измерения величины и. скорости вибрации с индикаторамиС2 Недостатками виброметра являются обязательный механический контакт датчика с исследуемой конструкцией в месте измерения вибрации, что не всегда возможно,и необходимость большого объема измерений для получ ния информации о многокоординатных параметрах вибрацииj кроме того, виброметр i не применим для контроля вибрационного состояния установок, расположенных в загазованных и взрыв опасных помещениях. Целью изобретения является увеличение числа контролируемых параметров. Поставленная цель достигается тем, что в виброметре, содержащем оптический датчик вибрации, подкпю ченные к нему каналы измерения величины и скорости вибрации с индикаторами, датчик выполнен в виде подключенного к источнику опорного напр жения полупроводникового сканистора канал измерения скорости вибрации выполнен в В1аде генератора линейно изменяющегося напряжения, подключенного через дифференцирующий трансфор матор к сканистору, и гтоследопаюльно соединенных с генерятором диф()ерсициатора, одновибратора, счетчика импульсов и индикатора скорости, канал измерения величины вибрации выполнен в виде подключенного к трансформатору триггера, к выходам которого подключены две идентичные измерительные цепи, каждая из которых состоит из схемы сравнения, схемы задержки, второй вход которой подключен к второму выходу триггера, блока памяти, выходом подключенного к второму входу схемы сравнения, под- . ключенного к второму выходу схемы задержки измерителя временного интервала, выход которого через схему сравнения соединен с индикатором величины вибрации, вторые входы схем сравнения обеих цепей соединены с источником напряжения отсчета, а выходы схем задержки обеих цепей подключены к входам счетчика импульсов. На чертеже показана блок-схема виброметра. Виброметр содержит оптический датчик вибрации, выполненный в виде источника 1 света, закрепляемого на исследуемом объекте-(не показаны), и опорного источника 2 света, жестйо связанного с трехслойным полупроводниковым двухкоординатным сканистором 3, подключенным к источнику 4 опорного напряжения. Канал измерения скорости вибрации выполнен в виде генератора 5 линейно изменяющегося напряжения, подключенного через дифференцирующий трансформатор 6 к сканистору 3, и последовательно соединенных с генератором дифференциатора 7, одновибратора 8, счетчика 9 импульсов и индикатора 10 скорости. Канал измерения величины вибрации выполнен в виде подключенного к трансформатору триггера 11, к выходам которого подключены две идентичные измерительные цепи (не показаны), каждая из которых состоит из схемы 12 и 13 сравнения, схемы 14 и 15 задержки, второй вход которой подключен к второму выходу триггера 1, блока 16 и 17 памяти, выходом подключенного к второму входу схемь 12 и 13 сравнения соответственно, подключенного к второму выходу схемы 14 и 15 задержки измерителя 18 и 19 временного интервала, выход которого через схему 20 и 2 сравнения соединен с индикатором 22 и 23 величины вибрации, нторые нходы схем 20 и 21 сраннеиня обеих цепей соединены с источником 24 напряжения отсчета, выходы схем 14 и 15 задержки обеих цепей подключены к входам счетчика 9 импульсов канала измерения скорости вибрации. Два идентичных независимых канала измерения величины вибрации предназначены для независимого измерения величины односторонней вибрации. Источник 24 напряжения отсчета обеспечивает фиксацию исходного состояния объекта, относительно которого измеряется величина вибраци Виброметр работает следующим образом. На фоточувствительный слой сканистора 3, включенного в цепь источника 4 опорного напряжения, подают два узких пучка света. Опорный источник 2 формирует световую метку, соответствующую максимуму пилообразного напряжения генератора 5. Положение метки, создаваемой на сканисторе 3 источником 1, зависит от пространственного положения вибрирую щей поверхности объекта. Поэтому на вторичной обмотке трансформатора 6, через первичную обмотку которого генератор 5 соединен с внешним слоем сканистора 3, за каждый период пилообразного напряжения формируются два импульса, временное положение первого из которых меняется, а временное положение второго фиксировано. Эти импульсы поступают на входы триггера 11, и на его выходе возникают прямоугольные импульсы изменяющейся ширины за счет временного пере мещения переднего фронта поступающего на триггер 1I импульса, а часто та следования импульсов триггера 11 соответствует частоте пилообразного напряжения генератора 5. Индикация абсолютной величины вибрации осуществляется относительно некоторого стационарного положения, задаваемого в схеме величиной источника 24 напря жения. Тем самым достигается возможность измерения несимметричных вибра ций с фиксацией различных по величине отклонений по разные стороны от положения отсчета. Нормальная работа виброметра обес печивается при уоювии, что период пилообразного напряжения Тр, мал по сравнению с периодом вибрации Те (Тп «Tfl). Импульс, c JopNuipiMiaHHi.iii триггером II, поступает на один из пходои схем 12 и 13 сравнения и n.i парный вход схемы 14 или 15 задержки. На второй вход схемы 12 или 13 подается с блока 16 или 17 памяти импульс, задержанный в схеме 14 или 15 задержки, вследствие чего в схемах 12 и 13 сравниваются длительности импульсов, сформирова ных триггером 1 I за два / поааедовательных периода пилообразного напряжения, причем для этого достаточно измерить временной интервал между передними фронтами этих импульсов. Пусть напрялсение на выхода у схем 12 и 13 сравнения пропорционально разности () с учетом знака, где Т и длительности двух последовательных импульсов, сформированных триггером 11. Тогда выход второй схемы 14 и 15 задержки закрыт при (). Все это время открыт первый выход схем 14 и 15 задержки, так что происходит непрерывное сравнение длительностей поступающих с триггера 11 импульсов. В момент, когда меняется знак U, открывается второй выход 2 и со схем 14 и 15 задержки поступают им-. пульсы 2 на измерители 14 или 15, в которых формируются напряжения, пропорциональные Т2. Это напряжение в схемах 20 и 21 сравнения сравнивается с напряжением отсчета, а разность напряжений индуцируется в индикаторах 22 или 23 в виде величины одно- сторонней вибрации. Если обеспечить условия, чтобы второй выход 2 в схеме 15 задержки открывался при изменении напряжения на выходе схемы 13 сравнения с положительного на отрицательное, то вторая измерительная цепь будет работать аналогично описанному выше, но индикатор 23 будет индуцировать величину односторонней вибрации, сформированной по другую сторону от линии отсчета. Ошибка при определений величины вибрации пропорциональна разности длительностей Af ( последних импульсов, предшествующих моменту поступления сигнала на измерители 18 или 19, так что ошибка уменьшается с ростом неравенства Т„ . Канал для измерения скорости вибрации работает по схеме суммирования числа периодов пилообразного напряжения, сформированного генератором 5 за время Tg. Пилообразное напряжение с генератора 5 поступает на дифференциатор 7, на выходе ко торого формируется короткий импульс в момент обратного хода пилы. Импуль с дифференциатора 7 запускает одновибратор 8, формирующий прямоугольные импульсы фиксированной.длительности, которые подаются в счетчик 9 импульсов, который открывается передним фронтом импульса, поступающег например, с выхода 2 схемы 14 задержки на накопление, а передним фронтом импульса, поступившего соответственно с выхода схемы 15 задержки, на снятие данных, которые в индикаторе 10 индуцируется в единицах времени или частоты. Таким образом,индикатор 10 показывает врем прошедшее между достижениями вибрирующей поверхностью двух крайних положений колебаний, что позволяет про градуировать его в единицах скорости и ускорения вибрации. Если дополнить схему дублирующим комплектом блоков и второй дифферен- цирующий трансформатор подключить к сканистору 3 в напраьлении, перпендикулярном к первому, то этот комплекс будет измерять параметры вибрации в поперечном направлении. Тогда виброметр сможет фиксировать состояние вибрирующего объекта одновременно.в двух измерениях на основе одного датчика. Использование виброметра позволит одновременно контролировать смещение объекта в обе стороны относительно его устойчивого положения, т.е. амплитуду вибрации, скорость и ускорение рибрации, причем каждый из этих параметров в двух измерениях, а всего с помощью виброметра можно одновременно измерять 10 параметров, характеризующих вибрацию объекта. Виброметр обеспечивает контроль большого числа параметров вибрации, практически любых с точки зрения расположения и функционального назначе-г ния вибрирующих объектов.

ВИБРОМЕТР, содержащий оптический датчик вибрации, подключенные к нему каналы измерения величины и скорости вибрации с индикаторами, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа контролируемых параметров, датчик выполнен в виде подключенного к источнику опорного напряжения полупроводникового сканистора, канал измерения скорости вибрации выполнен в виде генератора линейно изменяющегося напряIKi. жения, подключенного через дифференцирующий трансформатор к сканистору, и последовательно соединенных с генератором дифференциатора, одновибратора, счетчика импульсов и индикатора скорости, канал измерения величины вибрации выполнен в виде подключенного к трансформатору триггера, к выходам которого подключены две идентичные измерительные цепи, каждая из которых состоит из схемы, сравнения, схемы задержки, второй вход которой подключен к второму , вькоду триггера, блока памяти, выходом подключенного к второму входу схемы сравнения, подключенного к второму выходу схемы задержки измери(Л теля временного интервала, выход которого через схему сравнения соединен с индикатором величины вибрации, вторые входы схем сравнения обеих цепей соединены с источником напряжения отсчета, а выходы схем задержо ки обеих цепей подключены к входам СХ) счетчика импульсов. -vj vj 00