Способ определения годности цилиндрических резонаторов частотных датчиков давления Советский патент 1990 года по МПК G01L11/02 G01L27/00 

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для оценки качества цилиндрических резонаторов частотных датчиков давления в динамике под действием изменяющегося давления.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и повьшение достоверности отбраковки резонаторов.

На фиг.1 изображена схема уст- ройства, реализующая способ; на фиг.2 и 3 - фотографии, полученные в процессе контроля интерферограммы.

Оптическая часть схемы содержит лазер 1 (фиг.1), диафрагму 2 лазера, светоделитель 3, зеркала 4-6, блок 7 формирования предметного пучка, блок 8 формирования опорного п.учка,

зеркало 9 дополнительной подсветки, цилиндрический резонатор 10 и голо- 1 1 .

Электрическая часть схемы содер- .жит частотомер 12, вольтметр 13, осциллограм 14, автогенератор 15 и систему 16 возб овдения. Система 16 возбуждения - электромагнитная и включает в себя две электромагнитные катушки (возбуждения и съема) со смещенными Друг относительно друга на 9О магнитными полюсами. Система 16 возбуждения -включается в цепь положительной обратной Связи автогенератора 15 для возбуждения сообст-венных колебаний резонатора в режиме автогенерации.

||

сд

QD

О)

ю

Пневматическая часть схемы содержит источник 17 разрежения и давлени вентиль 18 с кранами, герметичные бачки 19 и 20, мановакуумметр 2, тройники 22-24 и пробки 25 и 26,

На фиг.2 и 3 представлены фотографии, иллюстрирующие наблюдаемые в процессе контроля интерферограммы. Здесь видны изображени-е резонатора и его обратная сторона в зеркале 4 дополнительной подсветки. На поверхности резонатора можно видеть изображение пучностей в виде концентричных полос и места узловых линий.

Способ осуществляют следующим образом.

В цилиндрическом резонаторе 10 возбуждают собственные колебания на основном тоне в режиме автоГ-енерации контролируя величину выходного сигнала системы возбуждения, его частоту и форму по соответствующим электронным приборам 12-15. Затем освещают резонатор 10 предметным пучком, сформированным лучом лазера, направленным через диафрагму 2, зеркало 4, светоделитель 3, зеркало 6 и систему 7 формирования предметного пучка. При этом часть предметного пучка попадает на зеркало 9 дополнительной подсветки, установленное за резонатором. Отраженный зеркалом 9 световой поток производит дополнительную подсветку объекта 10.

Зеркало дополнительной подсветки

9устанавливается так, чтобы часть предметного пучка, отразившись от его поверхности, попадала в плоскость голограммы 11. Тогда через голограмму 11 можно наблюдать в зеркале 9 обратнзто сторону резонатора

10(фиг.2). Это исключает необходимость голографической регистрации цилиндрического резонатора с нескольких сторон и тем самым устраняет ошибку в подсчете числа узлов и пучностей (фиг.2) в окружном направлении, а также количественного распределения амплитуд вибраций по поверхности резонатора и, кроме того, с-у- щественно снижает трудоемкость контроля. При этом сектор обзора цилиндрической поверхности разонатора соетавляет 270.

Голограмму 11 освещают опорным пучком, сформированным следующим образом: часть лазерного пучка, поойдя светоделитель 3, зеркало 5 и

0

5

0

5

0

5

0

5

систему 8 формирования опорного пучка, попадает в плоскость голограммы 11. Затем и: г отавливают голограмму вибрирующего на основном тоне резонатора на фотопластинке, установленной на месте экспонирования, и плавно изменяют давление в резонаторе кранами вентиля 18 при одновременном наблюдении резонатора 10 через полученную голограмму.

Интерференционная картина представляет собой распределение амплитуд и фаз, узлов и пучностей форм собственных колебаний по поверхности резонатора при каждом значении давления. Наличие неискаженных форм,собственных колебаний основного тЪна в рабочем диапазоне давлений с неизменным положением узлов и пучностей на поверхности ЦР и с постепенным изменением числа интерферент ионных полос при увеличении давления от минимального до максимального значения и обратно свидетельствует о правильной работе резонатора.

Искажение форм собственных колебаний основного тона проявляется в отсутствии узлов или в искривлении интерференционных полос и обусловлено, в основном, неравномерностью толщины стенки резонатора в окружном и осевом направлениях, а также дефектами типа вмятин, малых неоднородностей включений, царапин и т.п. и свидетельствует о низком качестве изготовления резонатора.

У цилиндрического резонатора хоро- щего качества смещение узлов и пучностей не должно превьшать четверти длины волны в окружном направлении, т.е. смещаться на величину не более 1(72п, где п - число полных волн в окружном направлении.

Наличие перескоков частоты (фиг.З) проявляется в перескоках формы собственных колебаний, соответствующей основному тону, например, с индексами , , где m - число полуволн в осевом направлении, на высшие формы собственных колебаний, в частности, на форму собственных колебаний с индексами , , и затем, при дапьнейщем увеличении давления, в обратном перескоке с высших форм собственных колебаний на форму собственных колебаний основного типа, и свидетельствует о невыполнении условий устойчивой автогенерации для

данной системы. Такая нестабильность может быть устранена например, изменением баланса фаз автогенератора. Положительный эффект Способа по сравнению с известным заключается в -повышении достоверности отбраковки резонатора за счет повышения контраста наблюдаемой интерференционной картины, а также расширение сектора обзора цилиндрической поверхности резонатора, позволяющего также снизить трудоемкость. Все это позволяет ввести непрерывный контроль ..форм собственных колебаний резонатора в динамике под действием изменяющегося давления в условиях производства, и получать интерференционно-голографическое изображение на экране видикона, где сравнивать интерферограммы контролируемого резонатора с интерферограм- мой эталонного резонатора.

Формула изобретения

Способ определения годности цилиндрических резонаторов частотных датчиков давления путем получения интерферограммы резонатора методом гологра15

н1597632

фической интерферометрии по оптической схеме с делением светового пучка по амплитуде, дополнительной подсвет- кой резонатора зеркалом, установленным за ним в предметном пучке, и визуальной оценки характеристик колебаний на голографическом изображении резонатора, отличающийся 0 тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения достоверности отбраковки резонаторов, предварительно изготавливают голограмму вибрирующего на основном.тоне ненагруженного 5 давлением цилиндрического резонатора, и, наблюдения через изготовленную голограмму интерференционные картины с прямой стороны и в зеркале дополнительной подсветки с обратной сто- 0 РОНЫ резонатора, плавно изменяют дакпение в рабочем диапазоне давлений, при этом, если число полуволн в осевом направлении остается неизменным, а положение узлов и П5 чностей 5 на поверхности резонатора в окружном направлении изменяется в пределах не более ч-ем /T/Zn, где п - число полных волн в окружном направлении, резонатор признается годным.

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для определения годности цилиндрических резонаторов частотных датчиков давления. Существо способа заключается в изготовлении голограммы, вибрирующего ненагруженного резонатора и наблюдения через полученную голограмму интерференционной картины с прямой стороны резонатора и с его обратной стороны в зеркале дополнительной подсветки при подаче в резонатор давлений. Отбраковка резонаторов производится по стабильности положения узлов пучностей форм собственных колебаний и по неизменности числа полных волн в окружном направлении и числа полуволн в осевом направлении. Способ позволяет снизить трудоемкость и повысить достоверность отбраковки. 1 ил.

4

Фиг.2

II.- .

..ii..ib -T -- - .f :-« дя|(я-Т;: -. .Ш .sjfc/

Pwg.J