Ультразвуковой измеритель виброперемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B17/00 

Изобретение относится к области измерений механических колебаний, в частности к измерителям параметров вибрации (перемещения) поверхности объекта, находящегося в жидкой среде с использованием звуколокации.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения погрешности, вызванной медленным перемещением объекта.

На фиг. 1 приведена блок-схема измерителя; на фиг. 2 - конструкция блока ультразвуковых преобразователей; на фиг. 3 - схема управления.

Ультразвуковой измеритель виброперемещений содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, усилитель 2 мощности, излучающий преобразователь 3, который излучает ультразвуковые сигналы в сторону вибрирующей поверхности 4, последовательно соединенные приемный преобразователь 5, резонансный усилитель 6, формирователь 7, управляемый делитель 8, фазовый детектор 9, фильтр 10 низкой

частоты и индикатор 11, последовательно соединенные управляемый фазовращатель 12, вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора 1, формирователь 13 и управляемый делитель 14, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 9, последовательно соединенные фильтр 15 низкой частоты, вход которого соединен с выходом фазового детектора 9, и усилитель 16 обратной связи, выход которого соединен с вторым входом фазовращателя 12, и схему 17 управления, первый выход которого соединен с вторым входом усилителя 16 обратной связи, а ее второй выход - с вторыми входами управляемых делителей 8 и 14.

Блок ультразвуковых преобразователей состоит из приемного и излучающего преобразователей 3 и 5, закрепленных непосредственно на концах кабелей 18, которые прижимом 19 закреплены в корпусе 20. Отверстие 21 служит для крепления блока.

Схема 17 управления состоит из последовательно соединенных програ.ммного уст(Л

с

СП

Is:

4:

СС

ОС

3

ройства 22, гхемы 23 совпадения, запоминающего устройства 24 и схемы 25 совпадения и ждущего мультивибратора 26, выход которого соединен с вторыми входами схем 23 и 25 совпадения и запоминающего устройства 24. Второй и третий выходы запоминающего устройства 24 являются первым и вторым выходами схемы 17 управления соответственно. В автоматическом режиме работы в качестве программного устройства может быть использована ЭВМ.

Устройство работает следуюпи1м образом.

Вырабатываемый генератором 1 сигнал усиливается усилителем 2 мощности и поступает на излучающий преобразователь 3. Отразивп ить от вибри)ующей поверхности 4, сигна/1 поступает на п)с, 1едовательно соединенные приемный преобразователь 5, резонансный усилипе. п. fi, формирователь 7 и делитель 8. В цепи сигнал усиливается, стандартизируется его амплитуда, изменяется частота. Коэффициент деления делителя 8 определяется выбранным диапазоном чувствительности. Опорный сигнал от задающего генератора I поступает на последовательно соединенные управляе.мый фазовращатель 12, формирователь 13, делитель 14 частоты. Коэффициент деления частоты задается схемой 17 управления. Кодовая комбинация коэффициента деления набирается в программном устройстве 22 - кодовый переключатель, и с помощью ждуп1его мультивибратора 26 через схемы 23 и 25 совпадения заносится в запоминающее уст- юйство 24. Тем самым изменяется коэф фициент деления де.иггеля и соответственно усиливается диапазон чувствительности прибора, который определяется требованиями при измерении.

После делителей 14 и 8 частоты сиг - нал поступает на фазовый детектор 9, где вырабатывается напряжение, величина и знак которого пропорциональны величине и знаку смещения исследуемой поверхности. Фильтр 10 низкой частоты отфильтровывает высокочастотные составляющие, имеющиеся в выходном сигнале фазового детектора 9, и полезный сигнал с выхода фильтра 10 поступает на индикатор 1,1. В случае, когда расстояние между вибрирующей поверхностью и датчиком изменяется, появляется соответствующий изменению фазовый сдвиг, который на выходе фазового детектора 3 вызывает появление соответствующего по знаку и величине напряжения Это напряжение выделяется фильтром 15 низкой частоты и через усилитель 16 обратной связи поступает на управляемый фазовращатель 12. Таким образом, фаза опорного сигнала изменяется на вели1527493

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

чину, соответствующую возникшем; в приня- то.м сигнале фазовому сдвигу. С помощью этой же схемы по ко.маиде со схемы 17 управления осуществляются установка нуля фазового детектора и включения усилителя 16 обратной связи. Возможность выключения усилителя 16 необходима для измерения медленных перемещений исследуемой поверхности независимо от измерения ее вибрации.

Конструкция блока ультразвуковых преобразователей, приведенная на фиг. 2, выполнена так, чтоб1)1 избежать образования стоячей волны. Это обеспечивается тем, что передняя часть корпуса 20 не параллельна исследуемой поверхности (не перпендикулярна направлению из.пучения). Исключение акустической нав(дки дсп-тигается тем, что приемный преобразова le. iij 5 находится в тени оправки излучающего преобразователя 3, а поверхиосгиая акустическая волна до приемного преобразователя не доходит из-за большого затухания на элементах датчика.

Таким образом, прелла ае.мое устройство может бытъ использовп;) для измерения параметров вибрации поверхности в жидкости с необходи.мой чувс1 вительностью 10см и точностью в случае перемеп1сния исследуемой вибрирующс й поверхности относительно датчика.

Формула изобретения

,,тьтразвуковой измеритель виброперемещений объекта, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, уси- .литель МОП1НОСТИ и из.тучаюпшй преобразователь, последовательно соединенные прини- .мающий преобразовате.ть, резонансный усилитель, первый формирователь, первый управляемый делитель, фазовый детектор, фильгр низкой частоты и индикатор, последовательно соединенные второй формирователь и второй управляемый делитель, выход которого соединен с вторым входо.м фазового детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения погрешности, вызванной медленным перемещением объекта, он снабжен последовательно соединенными вторым фильтром низкой частоты, вход которого подключен к выходу фазового детектора, усилителем обратной связи и фазовращателем, второй вход которого подключен к второму выходу задающего генератора, а выход - к входу второго формирователя, и схемой управления делителями, первый выход которого соединен с вторым входом усилителя обратной связи, а ее второй выход - с вторыми входами первого и второго уп1)авляемых делителей.

do

Изобретение относится к области измерений механических колебаний, в частности к измерителям параметров вибрации (перемещения) поверхности объекта. Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения погрешности, вызванной медленным перемещением объекта. В качестве источника информации о виброперемещении поверхности используется разность фаз между излучаемым (опорным) и принятым ультразвуковыми сигналами. Медленно меняющийся сигнал, обусловленный паразитным перемещением вибрирующей поверхности, с выхода фазового детектора выделяется фильтром низкой частоты и подается на управляемый фазовращатель, который изменяет фазу опорного сигнала, компенсируя тем самым паразитное изменение фазы. 3 ил.

/J

12

/

16

8

-

f

Ф//г

/5

/TV

/

11

fULB.I

/

Шиг.З