Способ измерения виброускорений и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК G01P15/03 

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности к вйброметрии. Известен способ измерения виброус корений, основанный на использовании пьезоэффекта. Сущность способа заклю чается в том, что пьезочувствительны элемент крепится между исследуемым объектом и инерционной массой, которая при возбуждении объекта оказывает механическое воздействие на пьёзо элемент, преобр азующий механические колебания в электрический сигнал flj Недостатки указанного способа контактность и невозможность его использования для измерений виброуско- рений объектов, массы которых меньше или соизмеримы с массой чувствительного элемента. Известен также способ измерения виброускорений, основанный на анализе доплеровской частоты от ускорения 2. В данном способе и устройстве для его осуществления отраженный от объекта луч света от источника когерентного излучения разбивают на. два луча в разветвителе, один из которых является опорньм, а другой - зондирующим. Отраженнь1Й от объекта зондирующий луч смешивают с опорным, создавая на выходе частоту биений, пропорциональных линейному ускорению дви жущегося объекта. Недостатком известного способа и устройства для его осуществления является то, что он позволяет производить измерения только линейных ускорений, причем усредненные значения ускорения на рабочем участке движения объекта падающего тела). Кроме того, на точность измерения сказывается также нестабильность частоты излучения источника, влияющая на часп . тоту биений зондирующего и опорного сигналов. Цель изобретения - повьшение точности измерения виброускорений. Указанняа цель достигается тем, что в способе, включающем анализ диплеровского смещения частоты света, идущий от объекта отраженный луч разбивают на два,- при этом осуществл ют оптическую задержку одного из лучей, затем оба луча смешивают и направляют на фотодетектор, анализируют сигнал с выхода фотодетектора и выделяют переменную составляющую сиг нала, пропорциональную разности доп.г леровских сдвигов частот лучей, отраженных от объекта в различное время с интервалом ДТ , а виброускорение вычисляют по формуле 5 / - a-Af где Л длина волны зондирующего сиг нала ; время задержки оптической ли нии; разность доплеровских сдвигов частот отраженных лучей От объекта. . Цель изобретения обеспечивается также тем, что в устройстве, содержащем источник когерентного света и фотодетектор, установлен двухлучевой интерферометр, в одном из плеч которого размещена оптическая линия задержки, выполненная, например, в вид правильного цилиндра, заполненного средой с отличным от основной среды коэффициентом преломления, в котором размещено устройство. Способ осуществляют следующим образом. В выбранной плоскости пространства происходит интерференция двух , волновых фронтов света, каждый из которых имеет доплеровский сдвиг час тоты, соответствующей различным вибг роскоростям VY и Vj,;характеризующим динамический процесс в .разные моменты времени t и t/L отличающиеся на время усреднения Д. Интерференция двух лучей, имеющих различные доплеровские сдвиги частоты, приводит к появлению сигнала биений между этими частотами, который характе ризует разность этих частот. Мгновенное значение разности этих часто пропорционально усреднененному на интервале Д Означению ускорения дина мического процесса. На чертеже представлена принципильная оптическая схема устройства ля осуществления предлагаемого спооба. Устройство содержит источник 1 когерентного света, отражательное зеркало 2, светоделительные зеркала 35, оптическую линию 6 задержки и фотодетектор 7. Устройство работает следующим образом. .От источника 1 излучения луч света направляют в исследуемую точку объекта 2. Отражений от исследуемой точки объекта 2 когерентный луч сэета направляют в двухлучевой интерферометр. Цосредством зеркала 3 его разделяют на два луча. Луч d направляют зеркалом 5 на све.тоделитель 4, . луч 6 посредством зеркала 2 - на светоделитель 4 через оптическую линию задержки 6. Совмещенные на светоделителе 4 лучи а и б направляют на фотодетектор 7. С помощью фотодетектора 7 производится преобразование распределения интенсивности в интерференционной картине, образованной лучами аи В , в электрический сигнал, который может подаваться на осциллограф, счетчик. Далее анализируется переменная составляющая этого электрического сигнала. Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяет повысить достоверность измерений и расширяет возможности при.менения. , Формула изобретения 1. Способ измерения виброускорений, включающий определение .сдвига частоты отраженного от объекта когерентного луча света, отличают щ и и с я тем, что, с целью повыше-, ния точности измерений, отраженный от объекта луч света разбивают на два луча, осуществляют оптическую задержку одного из них и по мгновенной разности доплеровских сдвигов частот волновых фронтов лучей, отраженных от объекта в разное время, определяют виброускорение по формуле у - - l-u-D- где X - виброускорение;. - длина волны зондирующего сигнала;

дТ - время задержки оптической линии;

ды.

разность доплеровских сдвиго частот лучей, отраженных от

объекта.

1, Устройство для осуществления . способа измерения виброускорений по п. 1, содержащее источник когерентного света и фотодетектор, о т л ичающееся тем, что в него введен оптически связанный с источНИКОМ когерентного света и фотодетектором двухлучевой интерферометр , в одном из плеч которого размещена оптическая линия задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Пориш Ю. И. Виброметрия. М., 1963, с. 568.

2.Авторское свидетельство СССР № 508740, кл. G 01 Р 15/08, 1973.