Устройство для измерения параметров механических колебаний объекта Советский патент 1986 года по МПК G01H9/00 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для получения колебательных свойств механических систем и исследования демпфирующих свойств конструкций и материалов, применяемы например, дпя изготовления турбинных лопаток.

Целью изобретения является повьше ние точности измерения параметров ко лебаний и упрощение обработки результатов измерений путем преобразования параметров колебаний в периодические электрические кодовые посылки

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - импульсно-временны диаграммы работы узлов устройства и преобразователя (на фиг.За - закон движения колеблющейся точки; на фиг.38- последовательность импульсов на выходе блока синхронизации; на фиг.З S - последовательность импульсов на выходе генератора тактовых импульсов; на фиг .За - дискрет- шли аналог закона движения колеблющейся точки). I

Устройство состоит из барабана

, на боковой поверхности которого нанесены с постоянным шагом винтовые полосы 2 фотоэлемента, барабан 1 размещен внутри светонепроницаемого кожуха 3, на боковой поверхности которого размещены осветители 4. В кожухе 2 имеется щель 5, на которой раз- мещены фотошторки 6. Концы каждой полосы фотоэлемента подсоединены к контактщгм кольцам 7 и 8, потенциал с которых снимается контактами 9 и 0. Щель освещена лучом 11, соз- данным источником 12 светового луча, Луч 11 попадает на барабан 1, отражаясь от зеркала 13, закрепленного на объекте J4, колебания которого измеряют. Барабан 1 расположен на под- шштниках 15 и имеет привод 16 от источника постоянной угловой скорости (например, синхронного электродвигателя) .

Кроме того, устройство содержит блок 17 синхронизации, генератор 18 тактовых импульсов, реверсивный счетчик. 19 и запоминающий блок 20, прямой и обратный входы реверсивного счетчика 19 соединены соответствен- но с выходом блока 17 синхронизации и первым выходом генератора 18 такто ,яых импульсов, второй выход которо

го соединен с тактовым входом блока 17 синхронизации, вход запоминающего блока соединен с выходом реверсивного счетчика 19, а контакты 9 и 10 подключены к измерительным входам. блока 17 синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

Установка размещается в затемненном помещении. Так как шаг винтовых полос фотоэлемента выполнен меньшим высоты барабана 1, то наличие свето- шторок 6 приводит к тому, что часть линий всех винтовых полос 2 фотоэлемента оказывается затемненной, что вызывает размыкание электрической цепи мезкду контактами 9 и 10.

При освещении щели 5 лучом I происходит замыкание электрической цепи между контактами 9 и 10, причем при вращении барабана 1 с постоянной угловой скоростью и неподвижном луче 1 1 с контактов 9 и 10 будут сниматься периодические импульсы, частота следования которых пропорциональна скорости вращения барабана I и определяется по формуле

„ Zws/2ir ,(1)

где - частота следования импульсов при неподвижном луче, Гц; Wg- угловая скорость вращения

барабана, рад/с; Z. - число полос фотоэлемента на

образующей барабана. При колебании объекта 1А и закреп ленного жестко с ним зеркала 13 луч 11 света будет совершать колебания вдоль щели 5. При эт&м частота следования импульсов будет переменной.

Действительно, при вращении барабана осевая составляющая скорости перемещения точек на винтовых полосах 2 фотоэлемента будет равна

VP HWg/2ir ,. (2)

где VQ - осевая составляющая скорости, м/с;

Н - шаг винтовых полос фотоэлемента, м.

За время dt луч 11 света пересекает К полос 2 фотоэлемента, причем К равно

К -|- ( V - Uf) dt

(Z

-.

21

„ Z dx.

dt

(3)

где К - количество полос фотоэлемента, которые пересекаются лучом 11 света за время dt;

dx

-- - линейная скорость точки, колебания которой измеряют, м/с; и -: передаточное отношение плеч

оптического рычага.

Частота следования импульсов буде равна

V -lr-r-- -i-- r «-НЬ

(4) 5

где - постоянная уртройства измерения механических колебаний, м ; Таким образом, частота следования импульсов V является линейной функцией скорости изучаемой точки колеблющегося тела.

Опорная частота V прямо пропор- циональна скорости вращения барабана cOj (1), при Wg const и Vg const Тогда ори a const, получим

а ЁХ V - dt

--- Сах - --2- dt dt

где yaxCt) - аналог координаты колеблющейся точки.

Таким образом, J(t) . (§-) (6)

- jv() di:.

о

Заменяя интегралы конечными суммами (так как у V и V существуют дискретные аналоги - количество импульсов в еданицу времени соответственно NIJ и N), получим

Y(t) ЕН„ -ГМ. т т

(7)

На выходе устройства - с контактов 9 и 10 - снимается непрерывная серия импульсов N. С генератора 18 тактовых импульсов снимается серия импульсов NO с частотой Vo (Фиг.Зв).

т ,Q

5

2025

30

35

40

4S

50

Импульсы N, поступают в блок синхронизации, где они разсинхронизируются с импульсами .Зб). С блока 17 синхронизации импульсы N поступают на реверсивный вход реверсивного счетчика 19, на прямой вход которого поступают импульсы N с частотой Vfl с генератора 18 тактовых импульсов.

В реверсивном счетчике 19 реализовано вычисление по формуле (7), сигнал с выхода которого (фиг.Зг), который является аналогом измеряемого колебательного процесса, поступает на запоминающий блок 20, напри мер блок памяти ЭЦВМ или магнитный носитель (магнитная лента, карта, диск).

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров механических колебаний объекта, содержащее оптически связанные источник светового луча, зеркало, закрепляемое на объекте, барабан с приводом вращения, светонепроницаемый кожух, в который помещен барабан, именяций щель, параллельную оси вращения барабана, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения параметров колебаний и упрощения-обработки результатов измерения, оно снабжено блоком синхронизации, генератором тактовых импульсов, реверсивньш счетчиком и запоминающим блоком, прямой и обратный входы реверсивного счетчика соединены соответственно с выходом блока синхронизации к перзвым выходом Iгенератора тактовых импульсов, второй I выход которого соединен с тактовым входом блока синхронизации, вход эа- iпоминающего блока соединен с выходом реверсивного счетчика, а на боковую поверхность барабана нанесены винтовые полосы фотоэлемента, концы которых соединены с измерительными входами блока синхронизации, а между стенками кожуха и барабаном установлены осветители, предназначенные для освещения части полос фотоэлемента закрытых кожухом.

t

Изобретение относится к испытательной и измерительной технике, в частности к устройствам для изучения колебательных свойств механических систем и исследования демпфирующих свойств конструкций и материалов, применяемых, например, для изготовления турбинных лопаток. Цель изобретения - повышение точности измерения параметров колебания и упрощение обработки результатов измерений путем преобразования параметров колебаний в периодические электрические кодовые посылки. Устройство содержит оптическую систему и регистрирующее устройство , последнее выполнено в виде снабженного приводом постоянной углб- вой скорости барабана, на боковой поверхности которого нанесены винтовые полосы фотоэлемента, .которые через подвижный контакт подключены к преобразователю, который содержит блок синхронизации импульсов, реверсивный счетчик с генератором тактовых импульсов, и запоминающему устройству. Это позволит увеличить точность за счет дискретизации измеряемого параметра, исключить какие бы то ни было измерения по ходу выполнения опытов автоматизировать эксперимент за счет непосредственного применения запоминающих устройств ЭВМ при запоминании, измерении и обработке виброграмм, произвести обработку большого количества виброграмм. 3 ил. (Л С

11 III 11 I ,

Составитель Ю.Курбатов Редактор В.Иванова Техред О.Гортвай J ° JTll-L-L---- --Змаз 2443/40 Тираж 507Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4