Устройство для измерения вибрационных характеристик Советский патент 1991 года по МПК G01H11/00 

Ё

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования вибрационных характеристик радиоволновым методом неразрушающего контроля. Цель изобретения - повышение точности измерений вибрационных характеристик в условиях изменения мощности отраженного сигнала путем учета этих изменений. Автогенератор 1, первый 2 и второй 3 направленные ответвители и антенна 4 образуют чувствительный элемент вибрации. Управляемый усилитель 6 учитывает изменение мощности отраженного сигнала по величине сигнала с выхода измерителя 5 мощности. Блок 7 преобразования определяет измеряемый параметр. 1 ил.

О 4 Ю ГО

о о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования динамических вибрационных характеристик различных объектов, в частности изделий микроэлектроники, радиоволновым методом неразрушающего контроля.

Цель изобретения - повышение точности измерений вибрационных характеристик в условиях изменения мощности отраженного сигнала путем учета этих изменений.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения вибрационных характеристик.

Устройство для измерения вибрационных характеристик содержит последовательно соединенные автогенератор 1, первый направленный ответвитель 2, второй направленный ответвитель 3 и антенну 4, последовательно соединенные измеритель 5 мощности, управляемый усилитель 6 и блок 7 преобразования, амплитудный детектор 8, вход которого подключен к второму выходу первого направленного ответвителя 2, выход амплитудного детектора 8 подключен к второму входу управляемого усилителя 6, последовательно соединенные задающий генератор 9 и вибростенд 10, выход блока 7 преобразования подключен к входу задающего генератора 9, второй выход которого подключен к второму входу блока 7 преобразования. Измеряются вибрационные характеристики объекта 11.

Блок 7 преобразования может содер- жать последовательно соединенные следящий фильтр 12, квадратор 13, перемножитель 14, первый ключ 15 и регистратор 16, второй ключ 17, включенный между входом регистратора 16 и вторым входом перемножителя 14, третий ключ 18, включенный между входом и выходом квадратора 13. Второй выход следящего фильтра 12 подключен к второму входу перемножителя 14. Первый и второй входы следящего фильтра 12 являются соответственно первым и вторым входами блока 7 преобразования, выходом которого является выход регистратора 16.

Устройство работает следующим образом.

Автогенератор 1, функционирующий в режиме затягивания частоты, генерирует СВЧ-сигнал, который с помощью антенны 4 в виде узкого луча направляют на вибрирующий исследуемый объект 11, установленный на вибростенде 10. В результате взаимодействия на нелинейной проводимости автогенератора прямого и промодулированного по фазе отраженного сигналов возникает затягивание и синхронизация частоты излучения.

Автогенератор 1 переходит в режим чувствительного элемента вибрации исследуемого объекта 11. Через второй выход первого направленного ответвителя 2 высокочастотный сигнал, промодулированный по амплитуде и частоте, поступает на вход

0 амплитудного детектора 8, На выходе амплитудного детектора 8 выделяется огибающая СВЧ-сигнала, которая характеризует зависимость уровня вибрационного воздействия от частоты возбуждения. В зависимо5 сти от изменений расстояния между антенной 4 и исследуемым объектом 11, а также частоты его возбуждения, мощность отраженных сигналов и калибровка эталонных уровней будут изменяться. Для компен0 сации таких изменений используют тракт обратной связи, включающий второй направленный ответвитель 3, измеритель 5 мощности и управляемый усилитель 6. С второго выхода направленного ответвителя

5 б (развязка между отраженным и прямым сигналами не хуже 30 дБ.) отраженный сигнал поступает на вход измерителя 5 мощности, который измеряет его величину. С выхода измерителя 5 мощности напряже0 ние поступает пропорциональное уровню отраженного сигнала на первый вход управляемого усилителя 6, уровень усиления которого устанавливают при калибровке. При изменении мощности отраженного сигнала

5 возникает сигнал ошибки между эталонным (откалиброванным) и текущим значениями вибросмещения и происходит изменение коэффициента передачи управляемого усилителя 6.

0 Устройство для измерения вибрационных характеристик работает в режиме измерителя вибросмещения, виброскорости и виброускорения. В режиме измерителя вибросмещения второй ключ 17 замкнут, пер5 вый и третий ключи 15 и 18 разомкнуты. Сигнал с выхода управляемого усилителя 6 поступает на первый вход следящего фильтра 12, а затем на вход регистратора 16. С помощью выходного сигнала регистратора

0 16, синхронизируют скорость сканирования частоты задающего генератора 9. Напряжение выходного сигнала задающего генератора 9 используют для возбуждения вибростенда 10 и для синхронизации часто5 ты возбуждения с частотой основной гармоники следящего фильтра 12. Следящий фильтр 12 обеспечивает отстройку частоты основной гармоники измеряемого сигнала от побочных частот. В режиме измерителя виброскорости первый и третий ключи 15 и

18 замкнуты, а второй ключ 17 разомкнут. Напряжение сигнала с второго выхода следящего фильтра 12 подается на второй вход перемножителя 14, на первый вход которого с первого выхода следящего фильтра 12 поступает сигнал постоянного напряжения, уровень которого пропорционален частоте вибрации, В режиме измерителя виброускорения первый ключ 15 замкнут, а второй и третий ключи 17 и 18 разомкнуты. Напряже- ние сигнала вибрации с второго следящего выхода фильтра 12 подают на второй вход перемножителя 14, на второй вход которого с выхода квадратора 13 поступает сигнал постоянного напряжения, уровень которого пропорционален квадрату частоты вибрации.

Использование предлагаемого устройства в режимах измерителя виброскорости или виброускорения при проведении экс- пресс-контроля с постоянными значениями виброскорости или виброускорения по столу вибростенда дает возможность осуществлять калибровку эталонных уровней управляемого усилителя непосредственно в единицах виброскорости или виброускорения.

Формула изобретения Устройство для измерения вибрационных характеристик, содержащее СВЧ-авто- генератор, первый и второй направленные ответвители, антенну, подключенную к первому выходу второго направленного ответ- вителя, амплитудный детектор, подключенный к второму выходу первого направленного ответвителя, вибростенд, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными измерителем мощности, управляемым усилителем и блоком преобразования и задающим генератором, выход СВЧ-автогенератора подключен к входу первого направленного ответви.теля, первый выход которого подключен к входу второго направленного ответвителя, второй выход которого подключен к входу измерителя мощности, выход амплитудного детектора подключен к второму входу управляемого усилителя, первый выход задающего генератора подключен к входу вибростенда, выход блока преобразования подключен к входу задающего генератора, второй выход которого подключен к второму входу блока преобразования.