Ультразвуковой виброметр Советский патент 1988 года по МПК G01H11/06 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения амплитуды механических колебаний объекта, и может быть использовано для измерения относительных виброперемещений, металлических или металлизированных поверхностей различных объектов, например ультразвуковых преобразова телей.

Цель изобретения - повышение точ ности измерений.

На чертеже представлена структурная схема ультразвукового виброметра

Ультразвуковой виброметр содержит последовательно включенные автогенератор I5 усилитель-дискриминатор 2, частотный детектор 3, фильтр 4 высоких частот, первый амплитудный де- тектор 5, фильтр 6 низких частот, вход которого соединен с выходом частотного детектора 3, второй амплитудный детектор 7, вход которого i соединен с выходом фильтра 6 низких частот, делитель 8, входы -которого подключены к вьгходу первого детектора 5, и выходу второго детектора 7 индикатор 9, подключенный к выходу делителя 8, конденсатор 10, подклю- ченньш к автогенератору 1 последовательно с параметрическим датчиком 11 смещений емкостного типа и коммутатор 12, подключенный параллельно конденсатору 10.

. Датчик 11 смещений представляет собой металлическую пластину, установленную на некотором расстоянии от колеблющейся певерхности. Коммутатор 12 периодически с низкой час- тотой) замыкает контакты конденсатора 10. В результате этого датчик периодически оказывается подключенным либо непосредственно к контуру автогенератора, либо через конден- сатор 0о

Ультразвуковой виброметр работает следующим образом,

В соответствии с изменением зазора между датчиком 1 и колеблющейся поверхностью изменяется емкость датчика, что приводит к изменению мгновенного значения частоты сигнала автогенератора 1, так как емкость датчика 11 входит в состав колебательного контура автогенератора.

Частотно-модулированный сигнал с выхода автогенератора 1 поступает на

0 0

Q

0

fo

5

вход усилителя-дискриминатора 2, в котором происходит его усиление и устранение сопутствующей амплитудной модуляции. С выхода усилителя-дискриминатора сигнал поступает на вход частотного детектора 3, где происходит его детектирование. Таким образом, изменение емкости датчика 11 преобразуется в электрический сигнал.

Включение конденсатора емкостью С последовательно с датчиком эквивалентно увеличению зазора между пластиной датчика и поверхностью объекта на величину Ad, которая равна S С

Как видно из формулы, величина эквивалентного изменения зазора не зависит ни от величины зазора между датчиком и поверхностью объекта, ни от чувствительности схемы, а определяется только площадью S рабочей поверхности датчика, емкостью конденсатора С и относительной диэлектрической проницаемостью среды , Так как все эти величины не изменяются в процессе из мерения, то величина эквивалентного изменения зазора использована в качестве эталона для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний.

При работе коммутатора на выходе частотного детектора присутствуют два сигнала: переменное напряжение ультразвуковой частоты, амплитуда которого пролорциональна амплитуде ультразвуковых колебаний объекта, и прямоугольные импульсы, амплитуда которых .пропорциональна величине, эквивалентного изменения зазора &d.

Ультразвуковой .сигнал выделяется фильтром 4 высоких частот и детектируется первым амплитудным детектором 5е Низкочастотные прямоугольные импульсы выделяются фильтром 6 низких частот и детектируются вторым амплитудным детектором 7. С выхода первого амплитудного детектрра 5 напряжение, пропорциональное амплитуде ультразвуковых колебаний, подается на первый вход делителя 8. С выхода второго амплитудного детектора 7 напряжение , пропорциональное величине эквивалентного изменения зазора Дё, подается на второй вход делителя.

Таким образом, выходное напряжение делителя, которое подается на индикатор 9, является результатом сравнения измеряемой амплитуды с эталоном и ие зависит ни от величины зазора между датчиком и объектом, ни от чувствительности частотного детекто- ра и всей предшествующей схемы.

Формула изобретения

Ультразвуковой виброметр, содержа- щий последовательно соединенные автогенератор, усилитель-дискриминатор, частотный детектор, фильтр высоких частот, первьш амплитудньш детектор, делитель, первый вход которого соеди- иен с выходом первого амплитудного

детектора, и индикатор, а также фильтр низких -частот, вход которого соединен с выходом частотного детектора, и параметрический датчик смещений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен конденсатором, включенным между параметрическим дат- .чиком смещений емкостного типа и автогенератором, коммутатором, подключенным параллельно конденсатору, и вторым амплитудным детектором, вход которого соединен с выходом фильтра низких частот, а выход - с вторым входоя делителя.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения амплитуды механических колебаний объекта, и может быть использовано для измерения относительных вибропере 1ещений металлических или металлизированных поверхностей .различных объектов, например ультразвуковых преобразователей. Целью изобретения является повышение точности измерений путем калибровки устройства в процессе измерения. Указанная цель достигается введением конденсатора, коммутатора и амплитудного детектора. Сигнал с автогенератора, в состав которого входят параметрический датчик смещений и конденсатор, подается на усилитель- дискриминатор, а затем - на частотный детектор. Коммутатор периодически шунтирует конденсатс р, что вызывает модуляцию сигнала-на вьгходе частотного детектора. На выходе первого амплитудного детектора сигнал про- порционален измеряемому колебанию, а на выходе второго амплитудного детектора - .величине эквивалентного изменения зазора, определяемой емкостью конденсатора. 1 ил. с S (Л

г/гп

LI

-J