Радиоволновый виброметр Советский патент 1984 года по МПК G01H3/10 G01N22/00 

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности к бескон тактным измерениям малых перемещений и вибраций различных механизмов, зданий и сооружений. Известно устройство для индикации, изменений в положении объекта, содержащее излучатель СВЧ, приемник и фазовый детектор. Устройство работает на принципе облучения вибрирующей поверхности сверхвысокочастотной энергией, приема и детектирования отраженных колебаний с фазовой модуляцией Щ . Однако устройство обладает малой точностью измерений. Наиболее близким техническим решением к изобретению является радиоволновьп виброметр, содержащий двойной Т-образный мост, к двум противоположным плечам которого подсоединены соответственно СВЧ-генерато-р и последовательно соединенные детектор и индикатор, а к двум другим про тивополож 1ым плечам - короткпзамыкатель и приемопередакнцая антенна соответственно 2j. Однако известный радиоволновый виброметр не обеспечивает высокой точности измерений в условиях мешающих механических воздействий. Цель изобретения - повышение точкости измерений в условиях мещающих механических воздействий. -Указанная цель достигается тем, что в радиоволновый виброметр, содер жащий двойной Т-образный мост, к двум противоположным плечам которого подсоединены соответственно СВЧгенератор и последовательно соединен ные детектор и индикатор, а к двум другим противоположным плечам - короткозамыкатель и приемо-передающая антенна соответственно, введен инерционный отражатель, который закреплен на эластичной подвеске и установлен перед приемопередающей: антенной с возможностью перемещения вдоль оси, параллельной электрической оси приемопередающей антенны., На чертеже приведена структурная электрическая схема радиоволнового виброметра. Радиоволновый виброметр содержит двойной Т-образный мост 1, к двум противоположным плечам которого подсобдинены соответственно СВЧ-генератор 2 и последовательно соединенные детектор 3 и индикатор 4 с усилителем, к двум другим противоположным плечам - короткозамыкатель 5 и приемопередающая антенна 6 соответственно, инерционный отражатель 7, который закреплен на эластичной подвеске 8 и установлен перед приемопередающей антенной 6 с возможностью перемещения вдоль оси, параллельной электрической оси приемопередающей антенны 6, Инерционный отражатель 7 конструктивно представляет собой массивную металлическую пластину, закрепленную на блоке 9 регулировки ее положения с помощью другой тонкой эластичной подвески 8, Благодаря эластичности подвески 8 инерционный отражатель 7 не воспринимает паразитных колебаний радиоволиового виброметра вдоль оси приемопередающей антенны 6, сохраняя относительное состояние покоя. Остальные элементы радиоволнового виброметра - стандартные. Радиоволновый виброметр работает следующим образом. Известно, что любые два противоположных плеча настроенного двойного Т-образного моста 1 оказываются развязанными. Благодаря этому СВЧэнергия СВЧ генератора 2, не попадая на детектор 3, излучается приемопе-г редаккцей антенной 6. Отразившисьот вибрирующего объекта 10, часть зтой энергии возвращается в двойной Т-обра 1ный мост 1 и делится пополам между гшечами с СВЧ-генератором 2 и детектором 3. В результате изменения расстояния между радиоволновым виброметром и вибрирующим объектом 10 отраженная волна модулируется по фазе, причем девиация фазы несущих колебаний пропорциональна амплитуде вибрации вибрирующего объекта 10. В результате фазовой демодуляции на выходное устройство поступает информация о частоте и амплитуде вибраций исследуемого вибрируюи(его объекта 10, Однако в результате механических воздействий на радиоволновый виброметр, находящийся в реальных производственных условиях, происходит изменение расстояния между вибрирующим объектом 10 и приемопередающей антенной 6, вызывающее паразитную модуляцию отраженного сигнала, которая снижает достоверность измерений.

При облучении неподвижного объекта радиоволновым виброметром, на который воздействуют механические колебания в месте его установки, выходным устройством фиксируются параметры этих колебаний.

Известно, что в месте отражения от металлической поверхности образуется узел стоячей волны и при перемещении этой поверхности перпендикулярно падающей волне смещается фаза стоячей волны и у детектора 3, Это же происходит при колебаниях корпуса радиоволнового виброметра при неподвижном объекте измерения. При внесении инерционного отражателя 7 и регулировке его положения, передвижением вдоль оси приемопередГющей антенны 6 на детектор 3 поступает сигнал, отраженный от инерционного отражателя 7, равный по уровню и противоположный по воздействию сигналу, отраженному от неподвижного объекта измерения. В результате взашмодействия этих сигналов происходит их взаимная компенсация.Такая компенсация происходит в том случае, если, например, детектор 3 находится на возрастающем участке стоячей волны,образованной отражением от объекта,и на спадающем участке волны образованной отражением от инерцион його отражателя 7. После включения вибрирующего объекта 10 измерения, например двигателя, отраженный сигнал модулируется по закону движения вибрирующего объекта 10. При этом модулирукицие сигналы, вызванные колебанием корпуса радиоволнового виброметра, взаимно скомпенсированы, а на детекторе 3 вьщеляется сигнал пропорциональный амплитуде вибрации вибрирующего объекта 10, фиксируемой индикатором 4.

По сравнению с известным, предлагаеьяйй радиоволновый виброметр позволяет измерять параметры виб-, раций в условиях мешаквдих механических воздействий. .При этом для нормальной работы виброметра не требуется строить специальных фундаментов, а любая случайная вибрация, воздействующая на радиоволновый виброметр, благодаря наличию инерционного отражателя 7j оказывается учтенной.

Введение инерционного отражателя 7 позволяет создать такие условия работы, когда детектор 3 виброметра реагирует только на смещение вибрирующего объекта 10 относительно инер|ционного отражателя 7, а смещения радиоволнового виброметра относительно вибрирующего объекта и инерционного отражателя 7 не фиксируются.

Радиоволновый виброметр позволяет производить измерения вибраций вращающихся валов и роторов мощных ма,шин и механизмов,например таких, как турбин,вращающихся печей, центрифигур

РАДИОВОЛНОВЫЙ ВИБРАТОР,содержащий двойной Т-образный мост, к двум противоположным плечам которого подсоединены соответственно СВЧгенератор и последовательно соединенные детектор и индикатор, а к двум другим противоположным плечам - короткоэаныкатель и приемопередающая антенна соответственно, о т л и -чающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в условиях мешакицих механических воздействий, введен инерционный отражатель, который закреплен на эластичной подвеске и установлен перед приемопередаюо ей антенной с возможностью перемещения вдоль оси, параллельной электрической оси приемопередающей антенны. (/) С W N 00 со NU