Анализатор спектра вибраций Советский патент 1978 года по МПК G01H1/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может использовано в различных областях техники при анализе с ектра вибраций, например, в измерителях динамических характеристик металлорежущих станков.

Известно устройство для измерения cneKT ia вибраций, содержащее генератор, узкопопосный электромеханический камертон, чувствительный к внешним вибрациям и регистрирующий прибор l.

Недостатком этого устройства является низкая точность анализа спектра.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому является анализатор спектра вибраций, содержащий квадратурный генермтор, блок формирования квадратурных сигналов, входы которого подключены к выходам квадратурного генератора, измерительный преобразователь ввбраиий, фазометр, индикатор уровня и два измерительных канала, каждый из которых содержит синхронный детектор, сигнальные входы синхронных детекторов подключены к выходу измерительного преобразователя

вибраций, а управляющие входы - к выходам блока формирования квадратурных сигналов J2j.

Цель изобретения - повышение точност анализа спектра вибраций.

Это достигается тем, что предлагаемый анализатор снабжен сумматором и в каждый из измерительных каналов введены последовательно соединенные фильтр низких частот и дополнительный синхронный детектор, вход каждого из фильтров низких частот подключен к выходу соответствующего синхронного детектора, управляющий вход каждого дополнительного синхронного детектора подключен к выходу квадратурного генератора, входы сумматора подключены к выходам дополнительных синхронных детекторов, выход сумма тора поя единен ко входу индикатора уровня в сигнальному входу фазометра, а управляющий вход фазометра подключен к выходу квадрату|Я1Ого генератора.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого анализатора. Аиалвзатор спектра В{|(6раций состоит вз квадратурного генератора 1, к выхо-; дам которого подключен блок 2 формирования квадратурных ощналов, измеритель норо иреобразователя .3 вибраций и двух измерительных каналов, каждый из которых содержит синхронный детектор 4 или S, сигнальные входы которых подключены к выходу измерителыюго преобразователя 3, а управляющие входы - к выходам. блока 2, последовательно соединенные фвльтр 6 или 7 низких частот и дополнительный синхронный детектор 8 или 9. Управляющие входы дополнительных синхронных детекторов 8 и 9 подключены к выходам квадратурного генератора 1, К выходам детекторов 8 и 9 подключен сумматор 10, к выходу которого подсоединен фазометр 11 и индикатор 12 уровня. Управляющий вход .фазометра 11 подсоединен к одному из выходов генератора 1. « Анализатор работает следующим обр азом. С выходов квадратурного генератора 1, который работает на определенной фиксированной частоте fо на входы блока 2 формирования квадратурных сигналов поступают ортогональные сигналы: и Up-co52 rf g-t. и„-б1П,2К|„В блоке 2 формирования квадратурных сигналов эти сигналы смешиваются с сиг налами генератора переменной частоты (на чертеже не показан), и разностная частота fр, соответствующая первой гар монике исследуемого сигнала, выделяется с помощью фильтров низких частот (на чертеже не показаны). Таким образом, с выходов блока 2 на управляющие входы синхронных детекторов 4 и 5 поступают соответственно сигналы - и-Sin 2ltfp-t и U-C05 IОдновременно на сигнальные входы синхронных детекторов 4 и 5 с выхода измерительного преобразователя 3 вибраций поступает анализируемый сигнал вида гп /... Z (121rfpt fЛ. t-1 На выходах синхронных детекторов 4 и 5 получаются соответственно следую-. щие сигналы: -j-UX cosVf --UX Cos2-2ir pt H-SX.sin(i2irf .)u&in2-R:jE-,i, ,У . V Р i;Р -JUX,sin f -YUX S1nX Ucoь221Г p . n/.л fe. X S-tn М .-t-W ).(l.. ОЧГ + После фильтрации на выходах фильтров в и 7 низких частот остается лишь по одной составляющей сигнала: , , -i-UX СовЧ и-i-UX einSi а все остальные гармоники отфипьтровываются. Эти сигналы поступают на сигнальные входы пары дополнительных синхронных детекторов 8 и 9, на управляющие входы которых с выходов квадратурного генератора 1 подаются сигналы фкксярд-. ванной частоты Uo-5in2irfot и UQ cos . При этом на выходах дополнительных синхронных детекторов появляются сигнах -их со&ч- u cosaftfot, , -|-UX,6inM UoSin2ir ot . В результате сложения этих сигналов на выходе суммато|эа 10 появляется сиг - u-UoX,cos( т. е. на выходе сумматора 10 получается сигнал, пропорциональный амплитуде XJ исследуемой гармоники, которая измеряется индикатором 12 уровня. Кроме того, в этом выходном сигнале сохранена информация и о .фазе исследуемой гармоники (в данном случае Ч ), Цпя того, чтобы измерить эту фазу, достаточно подать сигнал UUoX CosC2R oi- 4) на сигнальный вход фазометра 11, а на управляющий его вход подать сигнал с одного из выходов квадратурного генератора 1, например сигнал UQ Сое 2}rfot. Тогда фазометр покажет значение фазы Ч1{ . Таким образом, производится полный амплитудный и фазовый анализ исследуемого сигнала, причем одновременно регистрируется и амплитуда, и фаза исследуемой гармоники, которая в данный момент совпадает по частоте с сигналом, генерируемом квадратурным генератором опорных сигналов. Частота последнего может меняться вручную vuia автоматически при изменении частоты генератора переменной частоты. Все измерения производятся на одной фиксированной частоте. Это повышает помехоустойчивость и позволяет применять анализатор непосредственно в цеховых условиях для динамических испытаний станков. Формула изобретения Анализатоо спектоа вибпяпий. пппап-