БИБЛИОТЕКА 4 Советский патент 1973 года по МПК G01P15/93 

1

Изобретение относится к области измерительной техники.

Известны устройства для измерения ускорения, содержащие последовательно расположенные оптическ1ий квантовый генератор, зеркало, укрепленное на испытываемом изделии, и позиционно-чувствительный фотонриемник, фазовый детектор, -связанный с генератором опорного напряжения, селекторы по частоте и ам|плятуде и измерительный прибор.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения благодаря тому, что оно Снабжено последовательно соединенными преобразователем частоты в ток, квадратором тока и перемножающим устройством, подключенными к выходу селектора по частоте, и Преобразователем амплитуды IB ток, включенным между селектором по амплитуде и вторым входом перемножающего устройства, к выходу которого подключен измерительный прибор.

На чертеже приведена блок-схема описываемого устройства, 1содержащего оптический квантовый генератор 1, оппичеоюие системы 2 н 5 ДЛЯ фокусировки луча света от оптического квантового генератора / и отраженного луча от зеркала 4, закрепленного на испытываемом изделии 5, позиционно-чувстаительный фотоприемник 6, фазовый детектор 7 генератор 5 опорного напряжения, селекторы по частоте 9 и амплитуде 10, преобразователь // амплитуды В ток, преобразователь 12 частоты iB ток, квадратор 13, перемножающее устройство 14 и измерительный прибор 15.

Конструктивно устройство для измерения ускорения выполнено в виде двух опор, представляющих собой треноги, на одной из которых установлен оптический квантовый генератор / с оптической системой 2, на другой -

позиционно-чувствительный фотоприемник 6 с оптической системой 3. На опорах также установлен механизм перемещения, обеспечивающий посредством перемещений но вертикали, по горизонтали и по углу места точное

наведение луча квантового генератора / на испытываемый объект 5, а также прием луча, отраженного от зеркала 4.

Система обработки сигнала с позиционночувствительного фотоприемника 6, содержащая узлы 7-15, размещается в отдельной стойке.

В качестве источника оптического излучения применен оптический квантовый генератор / типа ЛГ-55 с фокусирующей системой

линз. В качестве позиционно-чувствительного фотонриемника 6 используется диссектор типа ЛИ-6051, имеющий максимум спектральной характеристики на длине волны генератора тина ЛГ-55 (0,6328 мкм). Перед диссектором

установлена оптическая система для фокусировюи отраженного от зеркала 4 луча. Размеры зеркала 4 определяются размерами испытываемого изделия 5 или его элемента, а также величиной его перемещения.

На диссекторе расположены фокусирующая и отклоняющие катушки. Фокусирующая катушка, подключенная к стабилизированному источнику постоянного тока (на чертеже не показан), служит для фокусировки пучка электронов, вылетающих с фотокатода под действием оптического излучения. Этот лучок электронов смещается относительно диафрагмы диссектора и на его выходе появляются имлульсы, которые обрабатываются системой обработки сигнала.

Устройство работает следующим образом.

При включении вибростенда 16 изделие 5 начинает совершать колебательное движение. На зеркало 4 с помощью механизма перемещений направляют луч от оптического квантового генератора /. Отраженный от зеркала 4 луч за счет колебательного движения зеркала становится пространственно-модулированным и попадает на различные участки позиционно-чувствительного фотоприемНика 6. На выходе фотоприемника 6 появляется сигнал, фаза которого изменяется в соответствии с перемещением луча и, следовательно, в соответствии с изменением фазы. С выхода фазового детектора 7 сигнал разделяется на два канала: в одном из них происходит выделение амплитуды смещения изделия 5, в другом - выделение частоты вибрации. Выделение амплитуды смещения осуществляется селектором W, представляющим собой, в частном случае, пиковый детектор с токовой выходной цепью (на блок-схеме эта цепь обозначается в общем случае как преобразователь 11 амплитуды в ток). Ток Il, проходящий через нагрузку преобразователя 11, пропорционален амплитуде смещения изделия 5.

Определение частоты вибраций осуществляется селектором 9 (частотомером), затем частота преобразуется & ток i2 в преобразователе 12. Токовый сигнал i поступает затем на квадратор 13, на выходе которого выделяется сигнал, пропорциональный квадрату входного тока, т. е. i. В качестве квадратора 13 может быть использован тирит.

Токи и и tl перемножаются в перемножающем устройстве 14, представляющем собой два суммирующих усилителя, на выходе которых включены тириты. На входы одного из суммирующих усилителей подаются токи i и i, на выходе пирита, подключенного к этому усилителю, выделяется сигнал, равный

, (i -Ь Ф

+ -..

На входы другого суммирующего усилителя подаются токи i и и, на выходе тирита, подключенного к этому усилителю, выделяет(&-i{f

ся сигнал, равный . Сигналы /+

4

И / подаются на схему вычитания, на выходе которой образуется сигнал, равный разности

/рез /+-/- til|

Этот сигнал регистрируется измерительным прибором 15. Можно показать, что этот сигнал /рез пропорционален ускорению изделия. Действительно, параметры вибрации (ускорение, частота и амплитуда) связаны между собой соотнощением:

а шМ (21г/).Л; .

где а - ускорение, MJCBK, ы -круговая частота, рад/сек,

А- амплитуда смещения, м, f - частота колебаний, гц.

Сопоставление этой формулы с значением результирующего тока показывает их соответствие, так как так п-пропорционален амплитуде А, а ток tl пропорционален частоте

колебаний /2- Соответствие коэффициента k

2

и постоянного числа может быть по5-108

добрано с помощью масщтабных резисторов в суммирующих усилителях и в схеме вычитания перемножающего устройства 14.

Измерительный прибор 15 градуирован в единицах ускорения g.

Предмет изобретения

Устройство для измерения ускорения, содержащее последовательно расположенные оптический квантовый генератор, зеркало, укрепленное на испытываемом изделии, и позиционно-чувствительный фотоприемник, фазовый детектор, связанный с генератором опорного напряжения, селекторы по частоте и амплитуде и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью павышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными преобразователем частоты в ток, квадратором тока и перемножающим устройством, подключенными к выходу селектора по частоте, и преобразователем амплитуды в ток, включенным между селектором по амплитуде и вторым входом перемножающего устройства, к выходу которого подключен измерительный прибор.