Способ измерения амплитуды механических колебаний Советский патент 1980 года по МПК G01H3/04 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для градуировки и поверки виброизмерительной аппаратуры.

Известен способ измерения амплитуды механических колебаний, заключающийся в том, что направляют излучение на исследуемый движущийся объект, закрепленный на вибраторе, и делят на два оптических луча, отличающихся по частоте за счет допплеровского частотного сдвига одного из них, получают интерференционное поле на входе фотоприемника и измеряют амплитуду путем фильтрации выходного сигнала фотоприемника иа несущей частотс 1.

Недостатком этого способа является сравнительно низкий предел измерения амплитуд и невысокая точность.

Целью изобретения является повыщение точности и расщиреиие пределов измерения.

Цель достигается тем, что излучение делят на два дополнительных луча, один из которых смещают по отнощен.ию к другому на частоту, равную частоте питания вибратора, сдвигают фазу, преобразуют в электрические сигналы, которые смешивают с электрическими сигналами преобразованных основных лучей и фильтруют их на

разностной частоте, а амплитуду измеряют путем определения коэффициента преобразования индекса частотной модуляции в соответствии со зиачением фазы между частотами сдвига лучей.

На чертеже изобргжена схема устройства, реализующего способ.

Сиособ осуществ.1яется следующим образом.

Разделительные поверхности светоделительных кубиков i и 2 делят излучение лазера 3, прощедшее через коллиматор (на чертеже не обозначен), на четыре луча, один из которых проходит на зеркало 4, закрепленное на исследуемом движущемся объекте 5, другие два непосредственно и через четвертьволновую пластину 6 на электрооитические кристаллы 7, 8, питаемые от генераторов 9 и 10, имеющих разные частоты, а четвертый луч - на электрооптический кристал 11. Носле отрансения от неподвижных зеркал 12, 13 и вторичного прохождения через электрооптические кристаллы 7, 8, излучеиие лазера 3 приобретает частотные сдвиги и, пройдя один через четвертьволновую нластину 6, а другой через светодслительный кубик 1 и четвертьволновую иластину 14, становятся линейно поляризованными. Через поляризатор 15 проходят два луча: луч, прощедщий через электрооптический кристалл II, питаемый от генератора 16 через фазовращатель 17 и усилитель 18, поворотное зеркало 19, светоделительный кубик 20 на фотоприемник 21, и луч, дважды прошедший за счет отражения от зеркала 12 через электрооптический кристалл 8, четвертьволновую пластину 6, светоделительные кубики 2, 20 на фотоприемник 21. На фотоприемник 22 также поступают два луча: один, отраженный от зеркала 4, через светоделительный кубик 1, четвертьволновую пластину 14 и поляризатор 23, другой, дважды прошедший через электрооптический кристалл 7 за счет отражения от зеркала 13, через светоделительный кубик 1, четвертьволновую пластину 14 и поляризатор 23. Четвертьволновая пластина 24 осуш.ествляет поворот плоскости поляризации излучения, предотвраш,ая обратную связь по лучу. Электрические сигналы, получившиеся после преобразования соответствуюш;их световых полей фотоприемниками 21, 22, поступают на фильтр 25 и смеситель 26. На вибратор 27 с генератора 16 иодается электрический сигнал фиксированной частоты. Фазовраш,ателем 17 и усилителем 18 регулируется баланс амплитуд и фаз, т. е. в этот момент фазометр 28 показывает нулевую фазу, после чего устанавливается требуемое значение фазового сдвига и включается устройство 29 автоматического баланса амплитуд. Калибровка пиковых значений амплитуд механических колебаний основана на использовании преобразования девиации частоты, где коэффициент преобразования зависит только от фазового сдвига. Для калибровки в других аплитудных диапазонах, электрический сигнал пропускается через фильтр 30. Счетчики 31, 32 регистрируют число нулей амплитуд, а устройствами 33 и 34 осуществляется индикация результатов измерений. Основными преимуществами изобретения являются относительно высокая точность, расщиренный предел измерений амплитуд механических колебаний, которые можно производить в непрерывном режиме. Формула изобретеиия Способ измерения амплитуды механических колебаний, заключающийся в том, что направляют излучение на исследуемый движущийся объект, закрепленный на вибраторе, и делят на два оптических луча, отличающихся по частоте за счет допплеровского частотного сдвига одного из них, получают интерференционное ноле на входе фотоприемника и измеряют амплитуду путем фильтрации выходного сигнала фотоприемника на несущей частоте, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения, излучение делят иа два дополнительных луча, один из которых смещают по отношению к другому на частоту, равную частоте питания вибратора, сдвигают фазу, преобразуют в электрические сигналы, которые смешивают с электрическими сигналами преобразованных основных лучей и фильтруют их на разностной частоте, а амплитуду измеряют путем определения коэффициента нреобразования индекса частотной модуляции в соответствии со значением фазы между частотами сдвига лучей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Застрогин Ю. Ф. Оптический гетеродинный метод измерения амплитуды механических колебаний, основанный на применении узкополосного фильтра. «Измерительная техника, М., 1973, № 6, с. 21 (прототип).