Способ измерения амплитуды колебаний Советский патент 1992 года по МПК G01H9/00 G01B11/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды колебаний корпусов двигателей, биения валов, вибрации элементов различных конструкций.

Известны способы измерения амплитуды колебаний, основанные на освещении контролируемого объекта и анализе промодулированного объектом и проходящего либо отраженного излучения.

Из них наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения амплитуды колебаний, по которому пучок излучения направляют на щелевую маску, скрепленную с контролируемым объектом; смещают кромку основного элемента отсечения, чтобы в оптический визир была видна только вибрирующая кромка щелевой маски; затем дополнительным

элементом отсечения ограничивают световой поток с противоположной стороны. По величине выходного фототока, используя данные калибровки, определяют амплитуду колебаний.

Недостатох этого способа - низкая точность измерения из-за несовершенной однородности светового потока по сечению, нестабильности светового потока во времени, наличия погрешностей в преобразовании положении элементов отсечения в фототек, обусловленных нелинейностью фотоприемника.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет перехода от измерения фотометрических характеристик к измерению геометрических параметров.

Указанная цель достигается тем, что по способу, заключающемуся в том, что наV|

vj Ю О СО 4

прзвляют пучок излучения в зону колебаний контролируемого объекта и принимают излучение, промодулированное контролируемым объектом, согласно изобретения, смещают пучок излучения, регистрируют положения пучка при касаниях его оси с объектом в крайних точках колебания и по зарегистрированной величине смещения пучка судят об амплитуде колебаний.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства, реализуемого способ измерения амплитуды колебаний.

Устройство содержит источник 1 параллельного пучка излучения (лазер), коллиматор 2 , зеркало 3, перемещаемое поступательно с помощью микрометрического винта 4, с нониусной шкалой 5 для измерения перемещений зеркала 3. Угол падения пучка излучения на зеркало выбирают достаточно острым (например 45°). При этом поступательное движение зеркала 3 обеспечивает параллельное смещение отраженного им пучка. Расположение зеркала 3 и микрометрического винта 4 выбирают таким, чтобы направление смещения зеркала 3. ось пуска и направление колебаний находились в одной плоскости (здесь - в плоскости чертежа). По ходу отраженного от зеркала 3 пучка располагают контролируемый колеблющийся объект 6/так, чтобы пучок касался его кромки 7 V попадал на фотоприемник 8.

Амплитуду колебаний объекта б определяют следующим образом. Пучок колли- мированного излучения от источника 1 направляют HS зеркало 3, которое отклоняет его в сторону контролируемого объекта 6.

С помощью микрометрического винта 4 смещают зеркало 3 так, чтобы пучок излучения касался кромки 7 в нижнем крайнем положении объекта 6. Момент касакия устанавливают по уменьшению фототока с фото- приемника 8,на который попадает излучение, промодулированное объектом б, При этом регистрируют положение пучка по показанию нониусной шкалы 5 микрометрического винта 4. Затем перемещают зеркало 3;обеспечивая касание пучком кромки 7 объекта 6 в верхней крайней точке колебаний и снова регистрируют положение пучка моменту уменьшения фототока. Таким образом модуляция пучка осуществляется только в крайних положениях колеблющегося объекта б, а процесс измерения амплитуды колебаний сводится к определению

смещения светового пучка из одного измерительного положения в другое, при этом амплитуда колебаний составляет половину расстояния между этими измерительными

положениями. Поскольку реальный пучок имеет конечную ширину, измерительные положения пучка регистрируют по моменту касания с кромкой 7 объекта 6 на границы пучка, а его оси. Этот момент в случае осесимметричного по интенсивности пучка устанавливают по уменьшению амплитуды фототока в два раза.

8 устройстве, реализующем данный способ, расстояние между двумя измерительными положениями луча определяют по смещению зеркала 3 с помощью нониусной шкалы 5 микрометрического винта 4. Поперечное смещение В зеркала 3. равное перемещению микрометрического винта

4 приводит к смещению пучка на величину

h 2 /3 sin p,

где р - угол падения пучка излучения на зеркало 3. Амплитуда колебаний равна половине величины зарегестрированного смещения пучка излучения.

При формировании светового пучка необходимо обеспечивать его минимальную ширину в направлении контролируемых колебаний. Реально достижимо сжатие пучка до 5 мкм. Эта величина определяет точность измерений по данному способу.

Способ позволяет повысить точность измерений амплитуды колебаний за счет перехода от измерения амплитуды фототока непосредственно к изменению величины перемещений, что исключает погрешности,

связанные с промежуточлымипреобразоаа- ниями.

Формула изобретения

Способ измерения амплитуды колебаний, заключающийся 8 том, что направляют пучок излучения в зону колебаний контролируемого объекта и принимают излучение, промодулированное контролируемым объектом, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерений, смещают пучок излучения, регистрируют положение пучка при касаниях его оси с объектом в крайних точках колебания и по эзрегистрированной величине смещения пучка судят об амплитуде колебаний.

:}

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды колебаний корпусов двигателей, биения валов, вибрации элементов различных конструкций. Цель изобретения - повышение точности измерений. Пучок коллимированного излучения направляют на кромку контролируемого объекта и перемещают его, например, при помощи поступательного перемещения зеркала, установленного по ходу излучения наклонно к оси пучка. Смещают пучок так, чтобы его ось касалась кромки объекта последовательно в крайних точках колебания. Величину смещения регистрируют по моментам уменьшения в два раза амплитуды излучения, промодулированного объектом, например при помощи фотоприемника, установленного в ходе промодулированного излучения. Амплитуда колебаний контролируемого объекта равна половине величины зарегистрированного смещения пучка излучения, 1 ил.