Устройство для бесконтактного измерения параметров механических колебаний Советский патент 1979 года по МПК G01H9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров механических перемещений и вибраций в различных отраслях науки и техники.

Известно устройство для бесконтактного измерения параметров механических колебаний, содержащее волновод, установленные в нем СВЧ-генератор, ответвитель энергии с детектором напряженности электрического поля и регистратор 1.

Конструктивные особенности этого устройства обуславливают его низкую чувствительность и узкий динамический диапазон.

Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение динамического диапазона измерений.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено установленным на четвертьволновом расстоянии от ответвителя энергии дополнительным ответвителем энергии с детектором напряженности электрического поля и балансным усилителем, входы которого соединены с выходами детекторов ншряженности электрического поля, а выХОД - с регистратором.

На чертеже изображена блок-схема устройства для бесконтактного измерения параметров механических колебаний.

Устройство содержит волновод 1, установленные в нем СВЧ-генератор 2, ответвитель 3 энергии с детектором 4 напряженности электрического поля и регистратор 5. Оно снабжено установленным на четвертьволновом расстоянии от ответвителя 3 энергии дополнительным ответвителем 6 энергии с детектором 7 напряженности электрического поля и балансным усилителем 8, входы которого соединены с выходами детекторов 4 и 7 напряженности электрического поля, а выход - с регистратором 5, выполненным, например, в виде осциллографа. Волновод 1 заканчивается рупорной антенной 9.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ-генератор 2 возбуждает поле стоячих радиоволн в волноводе 1 и в пространстве между антенной 9 и вибрирующей поверхностью А. При вибрации поверхности А пропорционально амплитуде изменяется напряженность электрического поля в местах установки ответвителей 3 и 6. На нагрузках их детекторов 4 и 7, появляются промодулированные по амплитуде1 иг.налы, определяемые законом вибрации отражающей поверхности. Изменение энергии, наведенной в ответвителях 3 и 6, точно повторяет закон колебания отражающей поверхности, и можно без пересчетов непосредственно наблюдать характер виброперемещений, когда амплитуда вибраций меньще длины волны облучения. С амплитудных детекторов 4 и 7 напряжения модуляции снимаются в противофазе и подаются на балансный усилитель 8 и далее на регистратор 5. Зоны максимальной чувствительности поля стоячих радиоволн отстоят друг от друга на расстоянии Л/2 по всему тракту от генератора до вибрирующей поверхности. Ширина зон зависит от длины волны Л облучения и амплитуды вибраций. Например, при А 30см и при амплитуде 1-2мм область наименьщих искажений составляет 2-4см. Устройство, в зависимости от длины волны и мощности излучения, позволяет измерять виброперемещения в широком амплитудном и частотном диапазоне. Например, при Л 30 см амплитуда вибраций может составлять от десятков микрометров до нескольких миллиметров. Устройство может быть использовано в различных областях народного хозяйства, где требуется дистанционность, бесконтактность, а также в медицине для измерения вибрации грудной клетки от сердечного толчка. Формула изобретения Устройство для бесконтактного измерения параметров механических колебаний, содержащее волновод, установленные в нем СВЧ-генератор, ответвитель энергии с детектором напряженности электрического поля, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повыщения чувствительности и расширения динамического диапазона измерений, оно снабжено установленным на четвертьволновом расстоянии от ответвителя энергии дополнительным ответвителем энергии с детектором напряженности электрического поля и балансным усилителем, входы которого соединены с выходами детекторов напряженности электрического поля, а выход - с регистратором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 266136, кл. А 61 В 5/10, 1970.