Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при длительных испытаниях деталей на усталостную прочность, при балансировке роторных систем8 а также при длительных испытаниях машин и механизмов .
Целью изобретения являе рся повьше- ние точности и достоверности измерений амплитуды колебаний за счет учета изменения с момента градуировки яркости источника света, освещеннос- рги окружающей среды и нелинейности оптоэлектронного канала путем высокоточной дополнительной градуировки в реальном масштабе времени.
На чертеже изображена схема устройства.
Устройство содержит последовательно установленные источник 1 света, светоделитель 2 луча света. Исследуемый объект 3 установлен на вибраторе 4 . Далее щелевая диафрагма 5 установлена перед фотоприемником 6, зеркало 7 направляет луч света на имитатор 8 обьекта, установленньй на.виб- работе 9, щелевая диафрагма 10 установлена перед фотоприемником 11, оптически связанным с зеркалом 7. На имитаторе 8 объекта установлен отражатель 12. Источник 1 света выполнен в вдце лазера с двумя выходами, на втором выходе которого последовательно установлены зеркала 13 - 15. Интерферометр Майкельсона, включающий светоделитель 16 и зеркало 17, уста новлён на платформе 18, на которой установлен фотоприемник 19 с точечной диафрагмой 20 перед ним. Устройство включает блок 21 обработки информации с цифровым дисплеем 22, а также измеритель 23 амплитуды коле- баний исследуемого объекта при градуировке.
Вибратор 9 электрически соединен с блоком 21 обработки информации, который электрически с фото- приемниками 6, 11 и 19 и измерителем 23 амплитуды вибрации. Интерферометр оптически связан через светоделитель 16 с зеркалом 15 и отражателем 12 имитатора 8 объекта.
Устройство работает следующим образом.
Луч света после выхода из источника 1 разделяется светоделителем 2 на два луча. Первый луч направляется на исследуемьй объект 3, колеблющийся, например, от вибратора 4. Часть луча, не перекрытая колеблющимся объектом 3, проходит щелевую диафрагму 5 и падает на фотоприемник 6. Интенсивность луча, падающего на фотоприемник 6, изменяется пропорционально амплитуде колебаний объекта 3, соответственно изменяется и электрический .сигнал, снимаемый с фотоприемника 6. Второй луч направляется зеркалом 7 на имитатор 8 объекта, колеблющийся от градуировочного вибратора 9. Часть луча, не перекрытая
имитатором 8 объекта, проходит через щелевую диафрагму 10 и падает на фотоприемник 11, снимаемьш электрический сигнал с которого.пропорционален амплитуде колебаний имитатора 8 объекта.
I
Перед измерениями производят исходную градуировку следующим образом, Измерителем 23 амплитуды колебаНИИ, например оптическим микроскопом, измеряют амплитуду колебаний объекта 3 и определяют градуировоч- ньш коэффициент измерительного канала как отношение измеренной амплитуды колебаний к электрическому сигналу, снимаемому с фотоприемника 6. Определение градуировочного коэффициента производится с помощью бло- ка 21 обработки информации.
Аналогичным образом определяют исходный коэффициент пропорциональности градуировочного оптоэлектрон- ного канала, для чего вьшедший с обратной стороны источника 1 луч с помощью зеркал 13 - 15 направляют на светоделитель 16 интерферометра. Светоделитель 16 разделяет падающий на него луч света на два луча: изме- рительный и референтный. Измеритель ньй луч падает на измерительный отражатель 12, установленный на имитаторе 8 объекта. Это дает возможность получить на выходе фотоприемника 19 с точечной диафрагмой 20, куда падает
И референтный луч после отражения от зеркала 17, допплеровский сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний имитатора 8 объекта. Блок 21 обработки определяет амплитуду колебаний
имитатора 8 объекта по автоматически введенному в него допплеровскому сигналу с фотоприемника 19 и введенному сигналу с частотой колебаний вибратора 9.
Таким образом, при исходной градуировке с помощью решающего устройства определяют коэффициенты пропорциональности оптоэлектронного и изме рительного каналов.
В процессе измерения амплитуды колебаний .исследуемого объекта 3 измерительным каналом производится автоматическое измерение коэффициента пропорциональности градуировочного . канала. Если произойдут отклоне.ния параметров источника 1 света, освещенности окружающей среды или нели- нейности от исходных, то блок 21 оп- ределит разность в коэффициентах пропорциональности градуировочного канала, и автоматически внесет эту разность в виде; поправки в исходный градуировочный коэффициент измери- тельного канала. За счет автоматического внесения этой поправки во время измерений достигается высокая точность определения амплитуды колебани исследуемого объекта 3.
Блок 21, в качестве которого может использоваться программируемый микрокалькулятор Электроника МК-46 работает по алгоритму, составленному по следующей математической модели: I
Wgrp.MCK . ИЪМ 7
.M-Hf гр. ИСХ8frp. 8ч„
А-(,Г, + -и- UOB.H,
- гр. иэм
UoБ,иc Lfrp.HCv
А - определяемая амплитуда ко
лебаний исследуемого объекта 3;
- измеренная измерителем 23 во время исходной градуи-
40
. Иск
ровки амплитуда колебаний исследуемого объекта; - напряжение электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника 6 во время исход- . ной градуировки;
- частота допплеровского сигнала, снимаемого с фотоприемника 19 во время исходной градуировки;
- частота колебаний градуиро- -
вочного вибратора 9; - длина волны излучения лазера 1 ;
„|,j - напряжение электрического
сигнала, снимаемого с фото-
с
Q15 20 25
. ЗО
,
35
40
.
-
тр. изм
приемника 11 во время исходной градуировки;
СОагр.изм частота допплеровского сигнала, снимаемого с фотоприемника 19 во время измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта 3; - частота колебаний градуировочного вибратора 9 во время измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта 3;
ИГР jj3v. напряжение электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника 11 во время измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта 3;
- об. изм напряжение электрического
сигнала, снимаемого с фотоприемника 6 во время измерений амплитуды колебаний исследуемого объекта 3.
Формула изобретения Устройство для измерения амплитуды колебаний объектов, содержащее последовательно установленные источник света, фотоприемник с диафрагмой, блок обработки информации и блок градуировки, включающий измеритель амплитуды вибраций, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения амплитуды вибраций, оно снабжено светоделителем, установленным между фотоприемником и источником света, который выполнен в виде лазера с двумя выходами, тре- мя зеркалами, последовательно установленными в ходе излучения из второго выхода лазера, и четвертым зеркалом, размещенным в ходе излучения, отраженного от светоделителя, а блок градуировки выполнен в виде имитатора объекта установленного на вибраторе, электрически соединенном с блоком обработки, фотоприемника с диафрагмой, оптически связанного с четвертым зеркалом через имитатор объекта и электрически - с блоком обработки информации, и интерферометра Май- кельсона, оптически связанного через светоделитель с третьим зеркалом и поверхностью имитатора объекта и электрически - с блоком обработки информации.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Устройство для градуировки фотоэлектрических измерителей амплитуды источников механических колебаний | 1986 |
|
SU1394059A1 |
| Способ градуировки фотоэлектрических измерителей амплитуды механических колебаний | 1986 |
|
SU1404813A1 |
| Устройство для бесконтактного измерения профиля деталей | 1990 |
|
SU1796901A1 |
| ИНТЕРФЕРОМЕТР МАЙКЕЛЬСОНА С КОЛЕБЛЮЩИМИСЯ ЗЕРКАЛАМИ И ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТР НА ЕГО ОСНОВЕ | 2014 |
|
RU2580211C2 |
| Устройство для измерения фазочастотных характеристик механических колебаний | 1978 |
|
SU765666A1 |
| Интерферометр для измерения линейных перемещений объектов | 1987 |
|
SU1497451A1 |
| Устройство для измерения амплитуды периодической разности хода лучей винтерферометрах | 1979 |
|
SU890068A1 |
| Интерференционный измеритель перемещений | 1980 |
|
SU877325A1 |
| Фотоэлектрическое устройство для измерения геометрических размеров объектов | 1978 |
|
SU785644A1 |
| Фотоэлектрическая автоколлимационная насадка | 1972 |
|
SU451039A1 |
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при длительных испытаниях деталей на усталостную прочность. Цель изобретения - повьшение точности измерения амплитуды вибраций - достигается за счет учета изменения с момента градуировки яркости источника света и освещенности окружающей среды. Один из потоков от источника 1 света, выполненного с двумя выходами, делится светоделителем 2 на два, один из которых, перекрывая часть колеблющегося объекта 3, /4 , проходит фотоприемник 6, электричес-- ки связанный с блоком 21 обработки, информации, куда поступает также информация от фотоприемников 11 и 19 о колебаниях имитатора 8 объекта, установленного на вибраторе 9, и о допплеровском сигнале, зарегистрированном в интерферометре Майкельсо- на, включающем светоделитель 16, оптически связанный с поверхностью имитатора 8 объекта и зеркалом 15, последовательно установленным в ходе излучения второго выхода источника за Зеркалами 13 и 14. Предварительная градуировка осуществляется с помощью измерителя 23 вибрации, а в процессе измерения амплитуды колебаний объекта 3 производится автоматическое измерение коэффициента пропорциональности градуировочного канала, учет которого в блоке 21 обработки результатов измерения определяет высокую точность измерения амплитуды колебаний. 1 ил. ( чвмп со vj 
