Цифровой измеритель параметров вибрации Советский патент 1988 года по МПК G01B21/00 

4 СХ) ГчЭ

00

/

J /

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды и частоты вибрации машин и механизмов„

Целью изобретения является повышение точности и распшрение функциональных возможностей за счет устранения искажений, обусловленных интерференционными явлениями при отраже- НИИ светового потока от поверхности чувствительного элемента в отсутстви вибрации, и операции измерения одновременно с амплитудой и частоты вибрации.

На фиг.1 представлена структурная схема оптической части устройства; на фиг.2 - конструкция чувствительного элемента; на фиг.З - функционалная схема электронной части устройст ва

Устройство содержит (фиг.1) источник Г света, световод 2, чувствительный элемент 3 и фотоприемник, например, в виде преобразователя 4 световых импульсов в импульсы напря- же,ния, при этом чувствительный элемент 3 оптически связан световодом 2 с источником 1 света и фотоприемником.

Чувствительньй элемент 3 содержит (фиго 2) втулку 5 из изолирующего ма-г териала, приклеенную к световоду 2, прозрачную прокладку 6, неподвижно закрепленную внутри.втулки 5 вплотную к торцу световода 2, прокладку 7 с отводом, установленную внутри втулки 5 и возможностью перемещения вдоль ее оси, и упругую прозрачную пленку 8 толщиной, кратной нечетному числу четвертей длины волны источника 1 света, помещенную внутри втулки 5 между прозрачной прокладкой 6 и прокладкой 7 с отводом Измеритель содержит также интегратор 9, входы которого соединены соответственно с первьм и вторым выходами преобразователя 4 СИ, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 10, входом соединен- ньй с выходом интегратора 9, расширитель 11 импульсов, включающий в себя, в числе прочих стандартных элементов схемотехники, таймер и электронньй ключ (не показаны) при этом электронный ключ входом соеди- ней с первым вЬКодом таймера, а его выход является первым, а второй вько .таймера соответственно вторым выхода

Q 5

0

0

Q

5

ми расширителя II импульсов, входом соединенный с третьим выходом преобразователя 4 СИ, и счетчик 12 импульсов, счетным входом и входом обнуде- ния соединенный соответственно с первым и вторым выходами расширителя 11 импульсов. Выходы счетчика 12 импульсов и АЦП 10 являются выходами устройства

Устройство работает следующим об- разоМо

В исходном состоянии световой поток от источника -1 света, пройдя сквозь толщу упругой прозрачной пленки 8, имеющей толщину, кратную нечет- ному числу четвертей длины волны источника 1 света и, отразившись от поверхности прокладки 7 с отводом, гасится в результате интерференции на поверхности прозрачной прокладки 6.

При жестком соединении отвода прокладки 7 с вибрирующей поверхностью, но так, чтобы втулка 5 оставалась неподвижной, толщина упругой прозрачной пленки 8 меняется, а следовательно, нарушается условие гашения отраженного светового потока. В результате на вход преобразователя 4 СИ поступает последовательность световых импульсов, имеющих амплитуду, пропорциональную амплитуде вибрации, а час- |тоту, равную частоте вибрации. Преобразователь 4 СИ осуществляет преобразование последовательности световых импульсов в импульсы напряжения, также имеющие амплитуду, пропорциональную амплитуде вибрации, а частоту, равную частоте вибрации. С первого выхода преобразователя 4 СИ последовательности электрических импульсов, амплитуда которых пропорциональна амплитуде вибрации, поступают на вход интергратора 9, на выходе которого устанавливается постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде вибрации. Для удобства регистрации, а также с целью повьшхе- ния уровня автоматизации процесса измерений, это напряжение с помощью АЦП 10 преобразуется в цифровой код.

Одновременно с этим последовательность импульсов напряжения преобразуется путем компарирования в преобразователе 4 СИ в импульсы напряжения, нормированные по амплитуде по необходимому уровню. Однако для надежно

го срабатьгоания счетчика импульсов необходимо увеличить длительность этих импульсов до оптимальной величины, С этой целью последовательность импульсов напряжения с третьего выхода преобразователя 4 СИ подается на вход расширителя 11 импульсов, в котором по первому импульсу включается односекундный таймер (не показан) расширителя 11 импульсов. При этом по своему первому вьпсоду таймер формирует импульс напряжения длительностью 1 с, открывающий электронньй ключ (не показан) расширителя 12 им- пульсов. Импульсы напряжения, уровень и длительность которых согласованы с требованиями по уровню и длительности используемых элементов схемотехники, поступают на счетный вход счетчика 12 импульсов. В счетчике 12 импульсов подсчитывается количество импульсов за 1 с. Код числа импульсов выводится на устройство индикации или в устройство обработки, что определяется задачами измерений. По окончании односекундного импульса через 1 с таймер расширителя 11 импульсов выдает импульс по второму входу, который обнуляет счетчик 12 импульсов. Далее процесс измерения повторяется. Время запоминания кода числа импульсов В счетчике 12 импульсов можно изменять, вьшолнив таймер nejiecTpaHBaeMbiM.

0

5

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять частоту, амплитуду вибрации,и использовать обычное многомодовое световолокно без снижения точности измерений или других параметров.

(

Формулаиз обретения

Цифровой измеритель параметров вибрации, содержащий источник света, фотоприемник, световод и чувствительный элемент, оптически связанный световодом с источником света и фотопри- емникрм, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и расширения функциональных возможностей за счет измерения одновременно с амплитудой также и частоты вибрации, он снабжен интегратором, входами соединенным соответственно с первым и вторым выходами фотоприемника, аналого-цифровым преобразователем, входом соединенным с выходом

5 интегратора, расширителем импульсов, входом соединенным с третьим выходом фотоприемника, и счетчиком импульсов, счетным входом и выходом обнуления, соединенным соответственно с первым

0 и вторым выходами расширителя импульсов , а чувствительный элемент выполнен в виде упругой прозрачной пленки толщиной, кратной нечетному числу четвертей длины волны источника ; света..

0

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет устранения искажений, обусловленных интерференционными явлениями при отражении светового потока от поверхности чувствительного элемента в отсутствие вибрации, и операции измерения частоты вибрации. Устройство содержит источник 1 света, световод 2, чувствительньй элемент 3 и фотоприемник. Чувствительный элемент 3 выполнен в виде упругой прозрачной пленки толщиной, кратной нечетному числу четвертей длины волны источника 1 света, что позволяет компенсировать в отсутствие вибрации отраженный световой поток. Вибрация вызывает изменения толщины упругой прозрачной пленки, нарушая условия гашения отраженного светового потока, в результате на вход фотоприемника поступает последовательность световых импульсов с а -тлитудой, пропорциональной, и частотой, равной соответственно амплитуде и частоте измеряемой вибрации. 3 ил. с fS in

Фиг. 2