Устройство для бесконтактного измерения скорости вибрации Советский патент 1982 года по МПК G01H3/06 G01B17/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВИБРАЦИИ

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения параметров вибрации, в частности скорости вибрации или перемещения объекта, в люббй отрасли марпгаостроения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для бесконтактного измерения вибрации ь акустической среде, содержащее генератор опорной частоты, соединещрий с излучателем ультраз ковых колебаний, приемник ультразвуковых колебаний, соединенный с избирательным усилителем, и регистратор 1 .

Недостатком устройства является зависимость результатов измерений от изменений состава и температуры акусти.ческой среды.

Цель изобретения - повыщение точности измерений при изменении состава к температуры акустической среды.

Цель достигается тем, что устройство для бесконтактного измерения скорости

вибрации в акустической среде, содержа- , .щее генератор опорной частоты, соеди- нейный с излучателем ультразвуковьгх колебаний, приемник ультразвуковых колебаний, соединенный с избирательным усилителем, и регистратор, снабжено дополнительным приемником ультразвуковых колебаний, двумя утлюнштелями часто-пл, фазовым детектором и блоком автоматической подстройки частоты генератора

10 опорной частоты, двумя входами подключенным к дополнительному приемнику ультразвуковых колебаний и к Ъыходу генератора опорной частоты, а выходом к управляющему входу генератора опор15ной частоты, выходь последнего и избирательного усилителя подключены через умножители частоты к входам фазового детектора, выход которого соединен с регистратором.

20

Кроме того дополнительный приемник ультразвуковых колебаний размещен на фиксированном расстоянии от излучателя и акустически взаимодействует с ним. На чертеже представлена блок-схема устройства, Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, к шлходу которого подключен излучатель 2 ультразвуковых колебаний, расположенный в акустической среде 3, приемник 4 ультразвуковых колебаний, также расположенный в акустической среде 3 и подключенный к избирательному усилителю 5, ядход которого соединен с умножителем 6 частоты. Вход второго умножителя 7 частоты подключен ко второму выходу генератора 1, выходь1 умнсжителей 6 и 7 частоты подклк чены ко входам фазового детектора 8, а к его выходу подключен регистратор 9 .Устройство также содержит дополнительный приемник 10 я блок 11 автоматичес кой подстройки частота (АПЧ), входы которого подключены к дсшолнительному приемнику 1О и выходу генератора 1 опорной частоты, а вЫход - к управляющему входу этого генератора. Доповгаительный приемник Ю размещу на фиксз1рованном расЬтояпши от генератсфа 1 и акустичесют взаимодейс ет с ним. Устройство работает следующим образом. Излучатель 2, основной и дополнитель ный приемники 4 и 10 размещают в акус тической среде 3, в которой находится контролируемая виб{Я1рукицая поверхность 12. Генератор 1 вырабатывает непрерыв ный синусоидальный сигнал, который щ}еобразуется излучателем 2 в ультразвуковой сигнал я направляется через акустическую среду 3 в сторону вибрирующей поверхности 12. Отряженный от вибрирую щей поверхности 12 ультразвуковой сигн прмо етает дшпперовский сдвиг частоты относительно сигнала r iepaTppa шорной, часто1%1. Величина сдвига зависит о-г мгновешюд скорости ве рярукздей поверхности 12 относите1шно системы излучатель 2 - приемник 4, р сстоясгае межлу л гоуалыя фиксировано. Этот ультразвуковой сигнал преобразуется приемником 4 в ;электрический сихнал, затем усиливается и стабилизируется по амплитуде в Избирательном усяотителе 5 с а&. томатической регулировкой усипевия и поступает на умножитель б частоты, частота Kotoporo на etaxopke в п -раз выше входной его частоты, соответ. ственно в п выше и частотно фазовые сдвиги, v С умножителя 8 частоты сигнал поступает на первый вход фазового детектора 8. а второй его вход поступает; сигнал с генератора i через умножитель .7 частоты с коэффициентом умножения частоты, также . равньшг п . При этом на выходе фазового Детектора 8 выделяется частота биений между частотами генератора 1 опорной частоты и отраженным от вибрирующей поверхности сигналом. Эта частота содержит в себе информацию о скорости вибрации поверхности 12. Блок 11 АПЧ перестраивает частоту ген атора 1 таким образом, чтобы в пром кутке между излучателем 2 и дополнительным приемником 10, рассто шие между которыми фиксировано жестко, поддерживалась постоянная длина волны ультразвукового сигнала, независящая от состава и темепартуры акустической среда. Поддержание постоянства длины волны ультразвукового сигнала в акустической среде 3 осуществляется следующим образом. Часть излучаемого по направлению вибрирукшей пов хности 12 ультразвукового сигнала поступает на дополнитета ный {фнемник 10, преобразуется в элшстри ческий сигнал, усиливается и подается на первый вход ока 11 АПЧ, на втсфой вход которого подается опорный сигндп с управляемсяго генератора 1. При наличии рассоШасования по фазе сигналов, поступающих на входы бпок& 11, в нем В14рабатыв ется натфяженне рассогласовашш, по знаку и уровню которого осуществляется подстройка Частоты ген атора 1 до веяичтшы, соответствующей начальному сдвигу фаз. ИспоШ930вание предлагае /1ого устройства позволяет повыстъ точность измерения параметров вифации и перемещения твершлх тел В акустической среде за счет устранения зависимости результатов измерения от физико-хвмическюс параметров этой сре|ш. Формула изобретения 1. Устройство для бесксштактного измерения сксфости вибрации в акуст. среде, содержащее генератор опорной частоты, соединешолй с излучателем ультразвуковых колебаний, приемник ультразвуковых колебаний соединшшый с избирательным усилителем, и регистратор, о т л и ч а ю in е е с я тем, что, с целью повыщения точности намерения при изменении состава и т шёратуры акустической среды, оно свабжеяо дополнитепьньш приемником ультраэвкуоЕЫх копебаниЙ двумя умножитеш1ми частоты, фазспвым детектором и блоком авгоматичеокой подстройки частоты генератора опорной чаототы, двумя входами лодюпочешшм Ti допошттёяьному приемнику утлразву&оеаак колебаний и к шлсоду гшератс а опорйс частоты, а выходом о к управпяюшему входу генератора опорной частоты, всосоды поспеднето в иэбиратешыюго уснпяпгеля подключены через умноэгаггепй частоты

к входам фазовснго детектора, выход кото« рого соединен с. регистратором.

Источники информации, принятые во внимание экспертизе

и