Устройство для измерения вибраций Советский патент 1989 года по МПК G01B21/00 

Сймювоа знак / I )

4

CD СО

00

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерений путем обеспечения совмещения центров сканирования и вибраций объектов. Устройство содержит последовательно установленные и оптически связанные блок формирования светового знака, отражающую поверхность 4 на объекте, диафрагму 5 и фотоприемник 7, выход которого связан с последовательно установленными первым избирательным усилителем 8 и фазовым детектором 9, выход которого является выходным сигналом виброизмерений. Для формирования светового знака используется экран с прорезью в виде прямоугольника. С целью компенсации помех в светооптическом тракте устройство содержит последовательно установленные второй избирательный усилитель 14, выпрямитель 15, пиковый детектор 16, сумматор 17 и блок 18 изменения яркости света, связанный с источником 1 света. Для повышения точности измерений путем компенсации знакопостоянных и низкочастотных смещений объекта относительно измерительной системы в устройство введены последовательно соединенные фильтр 10 низкой частоты, усилитель 11 постоянного тока, реверсивный электродвигатель 12. При смещении объекта относительно нулевого, центрального положения на выходе фазового детектора 9 появляется сигнал, поступающий на фильтр 10 низкой частоты и на реверсивный электродвигатель 12, перемещающий платформу 22. Полярность включения усилителя 11 постоянного тока и электродвигателя 12 такова, что смещения объекта компенсируются смещением в ту же сторону платформы 22. 4 ил.

Ci

W--3

да

N)

-j1А9

емник 7, выход которого связан с последовательно установленными первым избирательным усилителем 8 и фазовым детектором 9, выход которого являет- ся выходным сигналов виброизмерений. Для формирования светового знака используется экран с прорезью в виде прямоугольника . С целью компенсации помех в светооптическом тракте устройство содержит последовательно установленные второй избирательный усилитель 14, выпрямитель 15, пиковый Детектор 16, сумматор 17 и блок 18 изменения яркости света, святац- ный с источником 1 света. Для повышения точности измерений путем компенсации янакопостоянн1,1х и низкочастотИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, может быть использовано при автоматических бесконтактных виброизмеренгшх и является усовершенствоваршем устр1:1Йгт- ва ло авт. св. № 1239522.

Цель изобретения - повы1че чте точ- нести измерений путем совмешепия центров сканирования и вибрации объектов .

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; па фиг . 2 - вид Л на фиг . 1; на фиг,3 - зависимости амплитуд первой и второй гармонических составля| 1 1 ,пх сигнала фотоириемпика от перемещения по оси X светового знака; па фиг. 4 - зависимость выход- ного напряжения устройства от положения по оси X светового знака.

Устройство содержит пуследователь но установленные и оптически связанные источник 1 света, экран 2 с про- резью, объектив 3, отражащую поверхность 4, связанную с объектом, диафрагму 5, в последней имеется круглое отверстие - элемент 6 изображения, фотоприемник 7, последовательно установленные и электрически связанные первый избирательный усилитель 8, фазовый детектор 9, фильтр 10 низкой частоты, усилитель 11 постоян}юго тока и реверсивный электродвигатель 12 на валу которого укреплен винт 13 червячной передачи, вход первого избирательного усилителя 8 соединен с выхситом (Ъотоприемника 7.

. 1

пых смешени) обьекта относительно измерительной системы в устройство введены последовательно соединенные фильтр 10 ничкой частоты, усилитель 11 постоянного тока, реверсивный Г5лектродвпгатель 12. При смер:;ении об1)екта относительно нулевого центрального положения на выходе фазового детектора 9 появляется сигнал, поступающий на Лильтр 10 низкой частоты и на реверсивный электродвигатель 12, перемещающий платформу 22. Полярность включения усилителя I1 постоянного тока и электродвигателя 12 такова, что сме1 (ения объекта компенсируются сме1чением в ту же сторону платформы 22, 4 ил.

5

о

Q

,

0

5

Устройство также содержит соеди- нен1гые ттоследовательно второй избирательный усили-тель 14, выпрямитель 15, пик(вый детектор 16, сумматор 17, блок 18 изменения яркости света, соединенный с источником света, генератор 19 опорного напряжения. Вход второго избирательного усилителя 14 соединен с выходом фотоприемника 7. Выход генератора 19 опорного напряжения соединен с неинвертирующим входом сумматора 17. В устройстве имеются последонательно соединенные генератор 20 модулирующего напряжения и модулятор 21, связанный с диафрагмой 5, второй выход генератора модулирующего напряжения соединен с вторым входом фазового детектора.

Кроме того, устройство содержит платформу 22, на которой укреплены диафрагма 5, фотоприемник 7 и модулятор 21, платформа 22 закреплена на гайке 23 червячной передачи.

Устройство работает следующим образом.

С помощью иcтoчнvIKa 1 света, экрана 2 с прорезью и объектива 3 создается световой знак, который проецируется в плоскость диафрагмы 5 после отражения световых лучей от поверхности 4 на объекте. Модулятор 21 согласно сигналу, например синусоидальному, с генератора 20 модулирующего напряжения производит сканирование, т.е. возвратно-поступательное перемещение диафрагмой 5 светового знака.

(JHFHa.n фотопрпсмникл 7 имеет с.пожный спектр, содержа1ций кратнме гармонические составляющие, в частности первую и вторую. Зависимости первой 1)| f и второй П f гармонических состапляю цих сигнала фотоприемника от смещения но оси X светорого знака при вибрациях объекта представлены на фиг. 3. Сигнал фотонриемника дается на первый нзбт р.чтельный усили 8, настроенный на частоту сканирования, детектируется в фачовом детекторе 9 и является выходным сигналом виброизмерений. Вторая гармони ческая составляющая имеет максимальное (пиковое) значение при нулевых смещениях объекта, т.е. при нулевом центральном нолоАеЮ1И световог о яна- ка по оси X. Указанное нулевое поло- жение соответствует центру сканирования диафрагмы 5. Зависимости первой и второй гармонических состапля -1 1их от интенсивности световот о гюто- 1СО имеют характер прямой протторцио- нальности при любом поппжении об-ьек- та вследствие прямой пропорциональной зависимости сигнала фототока от освешенности фотоприемника. Поскольку указанные пиковые значения второй г армонической составляющей имеют место при нулевых сме1чениях объекта и зависят только от интенсивности светового потока, эти пиковые значения используются для компенсации колебаний интенсивности светового потока .

Сигнал фотоприемника 7 подается на вход второго избирательного уси- дителя 14, н-астроенного на удвоенную частоту сканирО5 ания, далее через выпрямитель 15 и пиковый детектор 16 складывается на сумматоре 17 со знаком минус с сигналом генерато- ра 19 опорного напряжения. При изменении в какую-либо сторону интенсивности светового потока, попадающего на фотоприемник, изменяется в ту же сторону величина сиг нала с пикового детектора 16, однако вследствие суммирования с отрицательным знаком на сумматоре 17 изменение сигнала последнего имеет место в противоположную сторону. Сигнал генератора 19 вы бирается равным по модулю сигналу пикового детект)ра 16 при соответствии сигнала последнего эталонному значению интенсивности светового по Q g 0 5 С

5

0 5 Q g

тока, т.е. при отсутствии колебаний интенсивности светового нотока.

Сигнал сумматора поступает на блок 18 изменения яркости света, осу- ществляюпиш компенсацию помех в спетооптическом тракте путем изменения яркости источника 1 света. С помощью фильтра 10 низкой частоты из выходного сигнала (Гразового детектора 8 вьще- ляется постоянная, а также низко- час- отная составляющая, поскольку частота среза фильтра низкой частоты выбирается около 0,5-1 Гц.

Указанные сигналы, например постоянная составляющая, появляются в 1 ьтходном сигнале фазового детектора том случае, если центр колебаний светового знака (имеющих место от вибраций ) не совпадает с центрс м сканирования диафрагмой (фиг.2). Центральное положение свето- його знака в указанном случае показано пунктиром. На фиг.4 несовпаде- ие центров сканирования и вибрации также показано пунктиром, здесь же показано появление постоянной состав- ляпцей на выходе фазового детектора, Полярность включения усилителя 11 пос- постоянного тока и электродвигателя 12 выбраны так, чтобы при появлении сигнала на входе усилителя постоянного тока платформа 22 перемещалась до совпадения центров сканирования и вибрации.

Таким образом, организуется следящая обратная связь, в результате чего компенсируются знакопостоянные и низкочастотные смещения объекта. Путем совме1цения центров сканирования и вибрации обеспечиваются работа устройства в области линейной измерительной характеристики, а также точная компенсация яркостных искажений источника тока.

Формула изобретения

Устройство для измерения вибраций по авт.св. № 1239322, отличающее с я тем, что, с целью повьше- ния точности, оно снабжено последовательно соединенными фильтром низкой частоты, усилителем постоянного тока и реверсивным двигателем, вход фильтра низкой частоты соединен с выходом фазового детектора, а фотоприемник с диафрагмой и модулятор установлены с возможностью переме1чения в плоскости диагЬрагмь.

U.f

U,f.Utf

Фиг.з

cfe/noSof} jMxr

Щиг.г,

вибрации оУъе/г/тто

Фиг.