Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений Советский патент 1986 года по МПК G01H11/08 

2. Режим работы ультразвукового фазового измерителя виброперемещений определяется настройкой задающего генератора 1 на электрический резонанс излучающего преобразователя 2 путем изменения частоты задающего генератора 1 и фиксирования его резонансного значения, при котором максимальная часть энергии подводимого сигнала преобразуется в механические колебания. В начальный момент времени вращение вала шагового двигателя 14 происходит в направлении уменьшения частоты задающего генератора 1 относительно резонансной. Последовательность тактовых импульсов генератора 12 тактовьш импульсов через открытую схему 5 И поступает на

первый вход коммутатора 13 и шаговый двигатель 14. Вал шагового двигателя 14 изменяет направление вращения. Вследствие этого изменение частоты задающего генератора 1 происходит в сторону приближения к резонансной частоте системы излучатель-объектприемник. Устройство работает в таком режиме до момента перехода частоты задающего генератора 1 через резонансную. При достижении определенного значения выходного сигнала генератора 15 линейно изменяющегося напряжения, при котором наступает механический резонанс, триггер 11 меняет свое состояние, схемы 16 И-НЕ и 19 |ИЛИ-НЕ закрываются, а схемы 17 и 18 открьгеаются и процесс повторяется. 1 ил

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Целью изобретения явлйется повьшение чувствительности за счет осуществления ав.томатической и раздельной настройки излучающего преобразователя 2 на частоту электрического резонанса, а приемного преобра13ователя 3 на частоту механического резонанса, которую можно максимально приблизить к собгственной частоте электрического резонанса излучающего преобразователя (Л to ю ю а

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в любой отрасли машиностроения при виброиспытаниях.

Цель изобретения - повышение чувствительности за счет осуществления автоматической и раздельной настройки излучакяцего преобразователя на частоту электрического резонанса, а приемного преобразователя на частоту механического резонанса.

На чертеже представлена блок-схем ультразвукового фазового измерителя виброперемеще ний.

Ультразвуковой фазовьй измеритель виброперемещений содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, акустически связанные излучающий 2 и приемный 3 преобразователи и фазовый детектор 4, второй вход которого подключен к второму выходу задающего генератора 1, первые схемы И 5 и И-НЕ 6, последовательно соединенные интегратор 7, преобразователь 8 аналог-ступенька, дифференциатор 9, диод 10 и триггер 11, выход которого подключен к первым входам первых схем И 5 и И-НЕ 6, соединенный с диодом 10 генератор 12 тактовых импульсов, выходом подключенны к вторым входам первых схем И 5 и И-НЕ 6, коммутатор 13, входы которого подключены к выходам первых схем И 5 и И-НЕ 6, и шаговьЛ пвнгатель

14, выход которого соединен с управляющим входом задающего генератора 1, последовательно соединенные генератор 15 линейно изменяющегося напряжения и вторую схему И-НЕ 16, подключенную выходом к второму входу приемного преобразователя 3, вторую и третью схемы И 17 и 18 и схему ИЛИ-НЕ 19, включенную между выходом

приемного преобразователя 3 и входом интегратора 7, вторая схема И 17 включена между выходом коммутатора 13 и входом шагового двигателя 14, третья схема И 18 включена между выходом

излучающего преобразователя 2 и вторым входом интегратора 7, второй выход триггера 11 подключен к вторым входам второй и третьей схем И 17 и 18, второй схемы И-НЕ 16, схемы ИЛИНЕ 19 и входу генератора 15 линейного напряжения. Позицией 20 обозначено контролируемое изделие.

Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений работает следующим

образом.

С выхода задающего генератора 1 электрический сигнал поступает на излучающий преобразователь 2, пре.образующий электрический сигнал в

механические колебания ультразвуковой частоты. Одновременно электрический сигнал с обкладок преобразователя 2 поступает на первый вход схемы И 18, на второй вход которой пп3

ступает сигнал логической 1 с второго выхода триггера 11, одновремен поступающий на второй вход схемы И-НЕ 16 и на второй вход схемы ИЛИНЕ 19.

Излученный ультразвуковой сигнал проходя контролируемое изделие 20, принимается приемным преобразователем 3, преобразующим механические колебания в электрический сигнал,по ступакщий на первый вход схемы ИЛИ19. Так как на втором входе схемы ИЛИ-НЕ 19 присутствует сигнал логической 1, то независимо от вида сигнала на первом его входе на выхо де схемы будет логический О, Аналогично в закрытом состоянии находися схема И-НЕ 16. Поскольку на различных частотах излучающий преобразователь 2 поглощает различную мощность от задающего генератора 1, сигнал на первом входе схемы И 18 меняется по амплитуде. Изменяющийся по частоте и амплитуде выходной сигнал схемы И 18 поступает на вход интегратора 7, где он преобразуется в монотонно изменяющееся напряжение, которое преобразуется преобразователем 8 аналог-ступенька в ступенчато изменяющееся напряжение. Сигналы с выхода преобразователя 8 аналог-ступенька поступают на вход дифференциатора 9, с выхода которого импульсы через диод 10 поступают,на триггер 11 и синхронизирующий вход генератора 12 тактовых импульсов. Так как импульсы положительной полярности через диод 10 не проходят,триггер 11 опрокидывается первым отрицательным импульсом. Сигнал с инверсно го выхода триггера 11 и выхода генератора 12 одновременно поступает на входы схемы И 5 и схемы И-НЕ 6.

В зависимости от изменения несуще частоты относительно резонансной, срабаывает одна из схем, с выхода которой сигнал через коммутатор 13 и схему И 17 поступает на щаговый двигатель 14 для управления режимом его работы (изменяет частоту задающего генератора 1). Этот процесс заканчивается в момент достижения пика злектрического резонанса излучающего преобразователя 2. При смене состояния триггера 11 сигнал логчиской 1 присутствует на вторых входах схем И 17, И 18, И-НЕ 16, схемы ИЛИ-НЕ 19, реализующей логическую функцию О +

1264

+ 0- 1. Схемы И Г/ и И 18 закрываются, шаговый двигатель останавливается, м частота задающего генера(Тора 1 фиксируется.

Далее начинайтся настройка приемного преобразоваччля 3 на частоту механического резонанса. Ступенькой сигналами 1 и О тактируется генератор 15 линейно изменяющегося напряжения. На выходе схемы И-НЕ 16 появляется линейно изменяющийся по величине электрический сигнал, поступающий на второй вход приемного преобразователя 3. В зависимости от потенциала, приложенного к приемному преобразователю 3, его выходной сигнал изменяется по амплитуде (частота остается постоянной). Этот выходной сигнал одновременно поступает на первый вход фазового детектора 4 и н первый вход схемы ИЛИ-НЕ 19. Так как на втором входе этой схемы присутствует сигнал логического О ,. отрицательные полуволны выходного сигнала приемного преобразователя 3 поступают на интегратор 7,

В начальный момент времени включения вращение вала щагового двигателя 14 происходит в направлении уменьщения частоты задающего генератора 1 относительно резонансной. В таком случае сигнал на выходе интегратора 7 начинает монотонно убывать. Первая ступенька ступенчато убывающего напряжения преобразователя 8 аналогступенька через дифференциатор 9 и диод 10 поступает на счетньш вход триггера 11 и опрокидывает его. Сигнал логической 1, появляющийся на инверсном выходе триггера 11, закрывает логическую схему И-НЕ 6 и открывает логическую схему И 5. Последовательность тактовых импульсов генератора 12 тактовых импульсов через открытую схему И 5 поступает на первый вход коммутатора 13 и шаговый двигатель 14. Вал шагового двигателя 14 изменяет направление вращения. Вследствие зтого изменение частоты задающего генератора 1 происходит в сторону приближения к резонансной частоте системы излучатель - объект приемник. На выходе интегратора 7 появляется монотонно возрастающее напряжение, которое затем трансформируется после преобразователя 8 аналогступенька и дифференциатора 9 в импульсы положительной полярности, ди$од 10 закрыт и отсекает их от триггера 11. Устройство работает в таком режи ме до момента перехода частоты зада ющего генератора 1 через резонансную. Первый же отрицательный импуль с выхода дифференциатора 9 опрюкидьгеает триггер 11, и вал шагового двигателя изменяет направление вращения. При этом частоту дискретизац выбирают из условия f ViTg IAS Т - период максимальной из частот задающего генератора 1. При достижении определенного зна чения выходного сигнала генератора линейно изменяющегося напряжения, при котором поступает механический резонанс, триггер 11 меняет свое состояние, схемы И-НЕ 16 и ИЛИ-НЕ 19 закрываются, а схемы И 17 и 18 открываются и процесс повторяется. Изобретение позволяет повысить чувствительность за счет обеспечения автоматической и раздельной настройки излучакмцего преобразователя на частоту электрического резонанса, а приемного преобразователя на частоту механического резонанса Формула изобретени Ультразвуковой фазовый измерител виброперемещений, содержащий послед вательно соединенные задакиций генератор, акустически связанные излучающий и приемный преобразователи 6 и фазовый детектор, второй вход которого подключен к второму выходу задающего генератора, первые схемы И и И-НЕ, последовательно соединенные интегратор, преобразователь аналог-ступенька ц дифференциатор, диод и триггер, выход которого подключен к первым входам первых схем И и И-НЕ, соединенньй с диодом генератор тактовых импульсов, выходом подключенный к вторым входам первых схем И и И-НЕ , коммутатор , входы которого подключены к выходам первых схема И и И-НЕ, и вшговый двигатель, выход которого соединен с управляющим входом задающего генератора,о тличающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности, он снабжен последовательно соединенными Генератором линейно изменяющегося напряжения и второй схемой И-НЕ, подключенной выходом к второму входу приемного преобразователя, второй и третьей схемами И и схемой ИЛИ-НЕ, включенной между выходом приемного преобразователя и входом интегратора, вторая схема И включена между выходом коммутатора и входом шагового двигателя, третья схема И включена между выходом излучающего преобразователя и вторым входом интегратора, второй выход триггера подключен к вторым входам второй и третьей схем Hf второй схемы И-НЕ, схемы ИЛИ-НЕ и входу генератора линейно изменяющегося напряжения.