Устройство для измерения амплитуды и фазы вибраций объекта Советский патент 1985 года по МПК G01N29/04 

1 Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано при диагностике машин на вибрацию, установленных на движущихся объектах. Целью изобретения является повы шение точности измерения. На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства. Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, излучатель 2 акустического сигнала Приемник 3 принимает отраженный от объекта 4 акустический сигнал. Кроме того, на объектеустановлен генератор 5 радиоимпульсов, излучающий сигнал с периодом, равным периоду первой гармоники вибраций объекта. Приемник 6 радиоимпульсов подключен к последовательно соединенным первому умножителю 7 частот, фильтру 8 разностной частоты, /мно жителю 9, второму умножителю 10 частот, второй вход которого соединен с выходом генератора 1, фильтру 11 суммарной частоты, третьему умножителю 12 частот, вто рой вход которого связан с приемНИКОМ 3, фильтру 13 нижних частот когерентному накопителю 14, управляющий вход которого соединен чере амплитудный детектор 15 с приемником 6 радиоимпульсов и регистратору 16. Второй вход первого умножи ,теля 7 частот подключен к опорному генератору 17, частота которого равна частоте заполнения радиоимпульсного сигнала. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 формирует акустичес кую волну вида S,ln,il-6;nU) где WQ - несуп1ая круговая частота i - время (} расстояние, пройденное волной j С - скорость звука в среде. Отраженный от вибрирующего объекта сигнал несет информации) о расстоянии ч до объекта, изменяю щемся из-за движения обьекта , и о ра стоянии,изменяющемся из-за вибраци объекта - J , т .е ({.). rb(i) t га (t). 12 Приемник 3 принимает сигнал . ( 2n,W 1rь( 5j 5incJo t-- - ), где п (-t) - аддитивный шум. Генератор 5 излучает сигнал вида -iHiTT i- де П - номер импульса; 2т-и - количество импульсов; Т, - длительность импульсов; TO - период вибраций объекта, со, - несущая частота. На выходе приемника 6 формирутся сигнал CS , . I г (i 5бЧ 2 i-ectr-Tj илпы, U--VLnmV i/2)J . с / Из-за различия в расстояниях, проходимых сигналом генератора 1 и радиоимпульсом с объекта, допплеровские изменения в сигналах S и 5g различны и для компенсации их в отраженном сигнале необходимо выравнить допплеровские изменения, обусловленные невибрационными перемещениями в сигналах приемников 3 и 6. Вьщеление сигнала допплеровских изменений происходит в первом умножителе 7 частот и фильтре 8 раз-г ностной частоты, сигнал заполнения импульса на выходе которого имеет вид i с Все расчеты производятся с точностью до несущественных постоянных амплитудных и- фазовых составляющих. Выравнение осуществляется в умножителе 9 на величину Компенсация допплеровских искажений осуществляется во втором умножителе 10 частот, фильтре 11 суммарной частоты и третьем умножителе 12 частот. Сигнал на выходе умножителя 10 частот имеет вид 5,,(i)-5,tt)-s;n«o( /. 2гЛ1), -t-emUo t- Первое слагаемое выделяют фильтром 1 1 суммарной .частоты и умножают на сигнал с приемника 3. На выходе третьего умножителя 12 частот возникают вновь составляющие на суммарных и разностных частотах

5« S,,-5j e;r,2a3,

, /СОо-ГвН , tn(.

В одном из слагаемых этого сигнала присутствует информация о вибрации . Ее выделяют фильтром 13 нижних частот, на выходе которого сигнал имеет вид

. , . WoNW

b,5ml-

1870714

Так как аддитивный шум h(i} является случайным сигналом, а вибрация периодическим, то в когерентном накопителе 14.. получаем информацию 5 об амплитуде и фазе вибраций объекта с повьппенным отношением сигнал-шум.

Управляющий вход когерентного накопителя 14 по фронту огибающей радиоимпульсов управляет сложением сигналов.

Таким, образом, предлагаемое устройство позволяет измерять амплитуду и фазу вибраций объекта с.повышенной точностью из-за компенсации допплеровских искажений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И ФАЗЫ ВИБРАЦИЙ ОБЪЕКТА, содержащее последовательно соединенные генератор и излучатель акустического сигнала, последовательно соединенные приемник, вычислительный блок, к второму входу которого подключен выход генератора, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения,.оно снабжено приемником радиоимпульсов и генератором радиоимпульсов, предназначенным для установки на объекте, вычислительный блок выполнен из последовательно соединенных опорного генератора, первого умножителя частот, второй вход которого подключен к выходу приемника радиоимпульсов, фильтра разностной частоты, умножителя, второго умножителя частот, второй вход которого является вторым входом вычислительного блока, фильтра суммарной частоты, третьего i умножителя частот, второй вход которого является первым входом вычисСО лительного блока, фильтра нижних частот, когерентного накопителя и амплитудного детектора, включенного между выходом приемника радиоимпульсов и управляющим входом когерентного накопителя.