Виброметр
ВИБРОМЕТР, содержащий оптический датчик вибрации, подключенные к нему каналы измерения величины и скорости вибрации с индикаторами, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа контролируемых параметров, датчик выполнен в виде подключенного к источнику опорного напряжения полупроводникового сканистора, канал измерения скорости вибрации выполнен в виде генератора линейно изменяющегося напряIKi . жения, подключенного через дифференцирующий трансформатор к сканистору, и последовательно соединенных с генератором дифференциатора, одновибратора , счетчика импульсов и индикатора скорости, канал измерения величины вибрации выполнен в виде подключенного к трансформатору триггера , к выходам которого подключены две идентичные измерительные цепи, каждая из которых состоит из схемы, сравнения, схемы задержки, второй вход которой подключен к второму , вькоду триггера, блока памяти, выходом подключенного к второму входу схемы сравнения, подключенного к второму выходу схемы задержки измери (Л теля временного интервала, выход которого через схему сравнения соединен с индикатором величины вибрации, вторые входы схем сравнения обеих цепей соединены с источником напряжения отсчета, а выходы схем задержо ки обеих цепей подключены к входам СХ) счетчика импульсов. -vj vj 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3419289I I 8-28 (22) 06.04.82 (46) 23.04. 84. Бюл. В 15 (72) Ф.Э.Герценштейн и В.Г.Казачков (71) Оренбургский политехнический институт (53) 620.178.53 (088,8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР
М 454420, кл. С Ol В 11/00,1972-.
2. Виброметр типа 2511. Каталог аппаратуры фирмы "Брюль и Кьер", 1978 (прототип). (54) (57) ВИБРОИЕТР, содержащий оптический датчик вибрации, подключенные к нему каналы измерения величины и скорости вибрации с индикаторами, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа контролируемых параметров, датчик выполнен в виде подключенного к источнику опорного напряжения полупроводникового сканистора, канал измерения скорости вибрации выполнен в виде геНератора линейно изменяющегося напря„„SU„„1087778 Д
3159 С 01 Н 9 00 С 01 И ll 00 жения, подключенного через дифференцирующий трансформатор к сканистору, и последовательно соединенных с гене. ратором дифференциатора, одновибратора, счетчика импульсов и индикатора скорости, канал измерения величины вибрации выполнен в виде подключенного к трансформатору триггера, к выходам которого подключены две идентичные измерительные цепи, каждая из которых состоит из схемы, сравнения, схемы задержки, второй вход которой подключен к второму . выходу триггера, блока памяти, выходом подключенного к второму входу схемы сравнения, подключенного к вто- Е
O рому выходу схемы задержки измерителя временного интервала, выход ко" торого через схему сравнения соединен с индикатором величины вибрации, вторые входы схем сравнения обеих цепей соединены с источником напряжения отсчета, а выходы схем задерж" ки обеих цепей подключены к входам 1 счетчика импульсов. ОО
1 1087
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для измерения параметров вибрации и анализа вибрационпого состояния различных конструкций.
Известно устройство для измерения колебаний объектов, содержащее один или два источника света, оптическую систему, фотоприемники, электронные усилители соответствующего типа и электронные схемы регистрации.
Такие системы позволяют измерять угловые или поперечные смещения, амплитуду и скорость вибрацииГ11.
Однако результат измерений зависит от размывания светового пятна на .поверхности фотоприемника иэ-за диф ракции света на исследуемом объекте, а наличие двух фактических независи» мых регистрационных оптических и электронных систем при необходимости увеличения числа контролируемых параметров повышает громоздкость устройства; кроме того, объем информации о вибрационном состоянии контролируемого объекта недостаточный.
Наиболее близким к изобретению является виброметр, содержащий оптический датчик вибрации, подключенные к
30 нему каналы измерения величины и. скорости вибрации с индикаторами(2 g.
Недостатками виброметра являются обязательный механический контакт датчика с исследуемой конструкцией в месте измерения вибрации, что не З5 всегда возможно,и необходимость большого объема измерений для получения информации о многокоординатных параметрах вибрации; кроме того, виброметр, не применим для контроля
- 40 вибрационного состояния установок, расположенных в загазованных и взрывоопасных помещениях.
Целью изобретения является увеличение числа контролируемых параметров.
Поставленная цель достигается тем, что в виброметре, содержащем оптический датчик вибрации, подключенные к нему каналы измерения вели- 50 чины и скорости вибрации с индикаторами, датчик выполнен в виде под- ключенного к источнику опорного напряжения полупроводникового сканистора, канал измерения скорости вибрации 55 выполнен в виде генератора линейно изменяющегося напряжения, подключен-.. ного через дифференцирующий трансфор778 2 матор к сканистору, и последовательно соединенных с генератором дифферепциатора, одновибратора, счетчика импульсов и индикатора скорости, канал измерения величины вибрации выполнен в виде подключенного к трансформатору триггера, к выходам которого подключены две идентичные измерительные цепи, каждая иэ которых состоит иэ схемы сравнения, схемы задержки, второй вход которой подключен к второму выходу триггера, блока памяти, выходом подкпюченного к второму входу схемы сравнения, подключенного к второму выходу схемы задержки измерителя временного интервала, вьмод которого через схему сравнения соединен с индикатором величины вибрации, вторые входы схем сравнения обеих цепей соединены с источником напряжения отсчета, а выходы схем задержки обеих цепей подключены к входам счетчика импульсов.
Fla чертеже показана блок-схема виброметра.
Виброметр содержит оптический датчик вибрации, выполненный в виде источника 1 света, эакрепляемого на исследуемом объекте -(не показаны), и опорного источника 2 света, жестко связанного с трехслойным полупроводниковым двухкоординатным сканистором 3, подключенным к источнику 4 опорного напряжения. Канал измерения скорости вибрации выполнен в виде генератора 5 линейно изменяющегося напряжения, подключенного через дифференцирующий трансформатор 6 к сканистору 3, и последовательно соединенных с генератором дифференциатора 7, одновибратора 8, счетчика 9 импульсов и индикатора 10 скорости.
Канал измерения величины вибрации выполнен в виде подключенного к трансформатору триггера 11, к выходам которого подключены две идентичные измерительные цепи (не показаны), каждая из которых состоит из схемы 12 и 13 сравнения, схемы 14 и 15 задержки, второй вход которой подключен к второму выходу триггера 11, блока 16 и 17 памяти, выходом подключенного к второму входу схемы )2 и 13 сравнения соответственно, подключенного к второму выходу схемы 14 и 15 задержки измерителя 18 и 19 временного интервала, выход которого через схему 20 и 21 сравнения соединен с индикатором 22 и 23 величи1087 но.
Эти импульсы поступают на входы триггера 11, и на его выходе возникают прямоугольные импульсы изменяющейся ширины за счет временного перемещения переднего фронта поступаю- 40 щего на триггер 11 импульса, а частота следования импульсов триггера 11 соответствует частоте пилообразного напряжения генератора 5. Индикация абсолютной величины вибрации осу- 45 ществляется относительно некоторого стационарного положения, задаваемого в схеме величиной источника 24 напряжения, Тем самым достигается возможность измерения несимметричных вибра-50 ций с фиксацией различных по величине отклонений по разные стороны от положения отсчета.
Нормальная работа виброметра обеспечивается при условии, что период пилообразного напряжения Т„ мал по сравнению с периодом вибрации т е (Т„ а< Т,).
3 ны вибрации, вт рые входы схем 20 и 21 сравнения обеих цепей соединены с источником 24 напряжения отсчета, а выходы схем 14 и 15 задержки обеих, цепей подключены к входам счетчика 9 импульсов канала измерения скорости вибрации. Два идентичных независимых канала измерения величины вибрации предназначены для независимого измерения величины односторонней вибрации. Источник 24 напряжения отсчета обеспечивает фиксацию исходного состояния объекта, относительно которого измеряется величина вибрации, Виброметр работает следующим образом.
На фоточувствительный слой сканистора 3, включенного в цепь источника 4 опорного напряжения, подают два узких пучка света, Опорный источник 2 формирует световую метку, соответствующую максимуму пилообразного напряжения генератора 5. Положение метки, создаваемой на сканисторе 3 источником ), зависит от
25 пространственного положения вибрирующей поверхности объекта, Поэтому на вторичной обмотке трансформатора 6, через первичную обмотку которого генератор 5 соединен с внешним слоем сканистора 3, за каждый период пилообразного напряжения формируются два импульса, временное положение первого из которых меняется, а временное положение второго фиксирова778 4
Импульс, сфс рмпроп;ппи)й триг1 сром 11, поступа г на один из вхо.чо» схем 12 и 13 сравнения и н,1 первый вход схемы 14 или 15 задержки. Иа второй вход схемы 12 плп 13 подается с блока 16 или 17 памяти импульс, задержанный в схеме 14 или 15 задержки, вследствие чего в схемах 12 и !3 сравниваются длйтельности импульсов, сформированных триггером 11 за два последовательных периода пилообразно.
ro напряжения, причем для этого достаточно измерить временной интервал между передними фронтами этих импульсов. Пусть напряжение на выходе схем 12 и 13 сравнения пропорционально разности (ь .„- . ) с учетом знака, где Г„ и 7 в длительности двух последовательных импульсов, сформированных триггером Il. Тогда выход второй схемы 14 и 15 задержки закрыт п.ри У(О (С.! с Т2). Все это время открыт первый выход схем 14 и 15 задержки, так что происходит непрерывное сравнение длительностей поступающих с триггера 11 импульсов.
В момент, когда меняется знак U открывается второй выход 2 и со схем 14 и 15 задержки поступают импульсы на измерители 14 или 15, в которых формируются напряжения, пропорциональные С, Это напряжение в схемах 20 и 21 сравнения сравнивается с напряжением отсчета, а разность напряжений индуцируется в индикаторах 22 или 23 в виде величины одно сторонней вибрации ° Если обеспечить условия, чтобы второй выход 2 s схеме 15 задержки открывался при изменении напряжения на выходе схемы 13 сравнения с положительного на отрицательное, то вторая измерительная цепь будет работать аналогично описанному выше, но индикатор 23 будет индуцировать величину односторонней вибрации, сформированной по другую сторону от линии отсчета. Ошибка при определении величины вибрации пропорциональна разности длительностей
Ь = (4 ь (последних импульсов, предшествующих моменту поступления сигнала на измерители 18 или 19, так что ошибка уменьшается с ростом неравенства Тд(< 1
Канал для измерения скорости вибрации работает по схеме суммирования числа периодов пилообразного напряжения, сформированного генератором 5 за время Т . Пилообразное
1087
S напряжение с генератора 5 поступает на дифференциатор 7, на выходе ко торого формируется короткий импульс в момент обратного хода пилы. Импульс с дифференциатора 7 запускает одновибратор 8, формирующий прямоугольные импульсы фиксированной длительности, которые подаются в счетчик 9 импульсов, который открывается передним фронтом импульса, поступающего 10 например, с выхода 2 схемы 14 задержки на накопление, а передним фронтом импульса, поступившего со" ответственно с выхода схемы 15 задержки, на снятие данных, которые 15 в индикаторе 10 индуцируется в единицах времени или частоты. Таким образом, индикатор 10 показывает время, прошедшее между достижениями вибрирующей поверхностью двух крайних по- 2р ложений колебаний, что позволяет про- . градуировать его в единицах скорости и ускорения вибрации.
Если дополнить схему дублирующим комплектом блоков и второй дифферен- 25
778 цирующий трансформатор подключить к сканистору 3 н направлении, перпендикулярном к первому, то этот комплекс будет измерять параметры вибрации B поперечном направлении. Тогда виброметр сможет фиксировать состояние вибрирующего объекта одновременно, в двух измерениях на основе одного датчика.
Использование виброметра позволит одновременно контролировать смещение объекта в обе стороны относительно
его устойчивого положения, т.е. амплитуду вибрации, скорость и ускорение вибрации, причем каждый из этих параметров в двух измерениях, а всего с помощью виброметра можно одновременно измерять 10 параметров, характеризующих вибрацию объекта.
Виброметр обеспечивает контроль большого числа параметров вибрации, практически любых с точки зрения расположения и функционального назначе-. ния вибрирующих объектов.
1087778
Заказ 2643/35 Тираж 547
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1I3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Подпи сное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. ул. Проектнал, 4
Составитель Н.Долгова
Редактор T. Кугрышева Техред О.Неце Корректор Г. Огар
