Устройство для измерения параметров механических колебаний объекта

 

Изобретение относится к испытательной и измерительной технике, в частности к устройствам для изучения колебательных свойств механических систем и исследования демпфирующих свойств конструкций и материалов, применяемых, например, для изготовления турбинных лопаток. Цель изобретения - повышение точности измерения параметров колебания и упрощение обработки результатов измерений путем преобразования параметров колебаний в периодические электрические кодовые посылки. Устройство содержит оптическую систему и регистрирующее устройство , последнее выполнено в виде снабженного приводом постоянной углбвой скорости барабана, на боковой поверхности которого нанесены винтовые полосы фотоэлемента, .которые через подвижный контакт подключены к преобразователю, который содержит блок синхронизации импульсов, реверсивный счетчик с генератором тактовых импульсов, и запоминающему устройству . Это позволит увеличить точность за счет дискретизации измеряемого параметра, исключить какие бы то ни было измерения по ходу выполнения опытов автоматизировать эксперимент за счет непосредственного применения запоминающих устройств ЭВМ при запоминании, измерении и обработке виброграмм, произвести обработку большого количества виброграмм. 3 ил. (Л С

Са(ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (292 (И), (Ю 4 С 01 Н 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3808248/24-28 (22) 31.10.85 (46) 07.05.86. Бюл. В 17 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.В.Хильчевский, В. Г.Шарапов и А.Е.Гольдштейн (53) 534.08(088.8) (56) Михеев Ю.Е. Сосонкин В.Л. Системы автоматического управления станками. М.: Машиностроение, 1978.

Писаренко Г.С. и др. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов. Киев: Наукова думка, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИИ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к испытательной и измерительной технике, в частности к устройствам для изучения колебательных свойств механических систем и исследования демпфирующих свойств конструкций и материалов, применяемых, например, для изготовления турбинных лопаток. Цель изобретения — повьппение точности измерения параметров колебания и упрощение обработки результатов измерений путем преобразования параметров колебаний в периодические электрические кодовые посылки. Устройство содержит оптическую систему и регистрирующее устройство, последнее выполнено в виде снабженного приводом постоянной угловой скорости барабана, на боковой поверхности которого нанесены винтовые полосы фотоэлемента, .которые через подвижный контакт подключены к преобразователю, который содержит блок синхронизации импульсов, реверсивный счетчик с генератором тактовых импульсов, и запоминающему устройству. Это позволит увеличить точность за счет дискретизации измеряемого параметра, исключить какие бы то ни было измерения но ходу выполнения опытов, автоматизировать эксперимент за счет непосредственного применения запоминающих устройств

ЭВМ при запоминании, измерении и обработке виброграмм, произвести обработку большого количества виброграмм. 3 ил.

1229588

Изобретение относится к испыт тельной технике, в частности к устройствам для получения колебательных свойств механических систем и исследования демпфирующих свойств конструкций и материалов, применяемых например, для изготовления турбинных лопаток.

Целью изобретения является повышение точности измерения параметров колебаний и упрощение обработки результатов измерений путем преобразования параметров колебаний в периодические электрические кодовые посылки, На фиг,1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А, на фиг.1; на фиг.3 — импульсно-временные диаграммы работы узлов устройства и преобразователя (на фиг.Зg — закон движения колеблющейся точки; на фиг.3 5 — последовательность импульсов на выходе блока синхронизации; на фиг.3 6 — последовательность импульсов на выходе генератора тактовых импульсов; на фиг.3 2 — дискретный аналог закона движения колеблющейся точки).

Устройство состоит из барабана

1, на боковой поверхности которого нанесены с постоянным шагом винтовые полосы 2 фотоэлемента, барабан размещен внутри светонепроницаемого кожуха 3, иа боковой поверхности которого размещены осветители 4. В кожухе 2 имеется щель S, на которой размещены фотошторки 6. Концы каждой полосы фотоэлемента подсоединены к контактным кольцам 7 и 8, потенциал с которых снимается контактами 9 и !О. Щель освещена лучом 11, созданныи источником 12 светового луча.

Луч 11 попадает на барабан 1, отража. ясь от зеркала 13, закрепленного на объекте 14, колебания которого измеряют. Барабан 1 расположен на подшипниках 15 и имеет привод 16 от источника постоянной угловой скорости (например, синхронного электродвигателя).

Кроме того, устройство содержит блок 17 синхронизации, генератор 18 тактовых импульсов, реверсивный счетчик,19 и запоминающий блок 20, прямой и обратный входы реверсивного счетчика 19 соединены соответственно с выходом блока 17 синхронизации и первым выходом генератора 18 такто

;вых импульсов, второй выход которо! о = 2 щ/2 (1) где 4„— частота следования импульсов при неподвижном луче, ru;

>g — угловая скорость вращения барабана, рад/с;

Z — число полос фотоэлемента на образующей барабана.

При колебании объекта 14 и эакреп ленного жестко с ним зеркала 13 луч

11 света будет совершать колебания вдоль щели 5. При этбм частота следования импульсов будет переменной.

Действительно, при вращении барабана осевая составляющая скорости перемещения точек на винтовых полосах 2 фотоэлемента будет равна

Ч, = Н41 /2», (2) где V осевая составляющая скорости, м/с;

Н вЂ” шаг винтовых полос фотоэле50 мента, м.

За время dt луч 11 света пересекает К полос 2 фотоэлемента, причем К равно

Z dz CALI" (Ч П ) dt =(Е н о И

dx

dt

) dt

2 — U н (3) ro соединен с тактовым входом блока

17 синхронизации, вход запоминающего блока соединен с выходом реверсивного счетчика 19, а контакты 9 и 10

5 подключены к измерительным входам, блока 17 синхронизации.

Устройство работает следующим об,разом.

Установка размещается в затемненi ном помещении, Так как шаг винтовых полос фотоэлемента выполнен меньшим высоты барабана 1, то наличие светоt шторок 6 приводит к тому, что часть линий всех винтовых полос 2 фотоэлемента оказывается затемненной, что вызывает размыкание электрической це. пи между контактами 9 и 10 °

При освещении щели 5 лучом 11 происходит замыкание электрической цепи между контактами 9 и 10, причем при вращении барабана 1 с постоянной угловой скоростью и неподвижном луче 11 с контактов 9 и !О будут сниматься периодические импульсы, частота следования которых пропорциональна скорости вращения барабана 1 и определяется по формуле

1229588 4 где К вЂ” количество полос фотоэлемента, которые пересекаются лу чом 11 света за время dt;

dx — — линейная скорость точки, коdt 5 лебания которой измеряют, м/с;

U †:.передаточное отношение плеч оптического рычага, Частота следования импульсов будет равна

K Щ Z dx

Ч а

dt 2 H dt

dx — а —— о

dt

f (4) Z где aU- — постоянная устройства изН мерения механических колебаний, м ;

Таким образом, частота следования импульсов Ч является линейной функцией скорости изучаемой точки ко- леблющегося тела.

Опорная частота Ч прямо пропорциональна скорости вращения барабана

cd (1), при Qs const и Ч, const

Тогда при асопзй, получим

Устройство для измерения параметров механических колебаний объекта, содержащее оптически связанные ис25 точник светового луча, зеркало, закрепляемое на объекте, барабан с приводом вращения, светонепроницаемый кожух, в который помещен барабан, имеющий щель, параллельную оси вращения барабана, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности измерения параметров колебаний и упрощения-обработки резуль,татов измерения, оно снабжено блоком синхронизации, генератором тактовых импульсов, реверсивным счетчиком и запоминающим блоком, прямой и обратный входы реверсивного счетчика соединены соответственно с выходом .блока синхронизации и первым выходом

40 ,генератора тактовых импульсов, второй .выход которого соединен с тактовым входом блока синхронизации, вход эа« поминающего блока соединен с выходом

45 реверсивного счетчика, а на боковую поверхность барабана нанесены винтовые полосы фотоэлемента, концы которых соединены с измерительными входами блока синхронизации, а между стенками кожуха и барабаном ус50 тановлены . осветители, предназначенные для освещения части полос фотоэлемента закрытых кожухом.

Таким образом, 1 к(е) - („) а". - ч d,—

dY

1 о

Д ) о о ч(ь) аь (6) е

Заменяя интегралы конечными суммами (так как у Ч и Ч существуют дискретные аналоги — количество импульсов в единицу времени соответственно No и Nt), получим

Y(t) K No — Н

1 (7) dx и .Дч че (ах) dt dt dt где yax(t) — аналог координаты колеблющейся точки.

На выходе устройства - с контактов 9 и 10 — снимается непрерывная серия импульсов N4 С генератора 18 тактовых импульсов снимается серия импульсов N с частотой р (фиг.3в) Импульсы N поступают в блок синх4 рониэации, где они разсинхронизируются с импульсами N (фиг.Зб) . С блока 17 синхронизации импульсы Ng поступают на реверсивный вход реверсивного счетчика 19, на прямой вход которого поступают импульсы N c частотой V с генератора 18 тактовых импульсов.

В реверсивном счетчике 19 реализовано вычисление по формуле (7), сигнал с выхода которого (фиг.Зг), который является аналогом измеряемого колебательного процесса, поступает на запоминающий блок 20, например блок памяти ЗЦВИ или магнитный носитель (магнитная лента, карта, диск).

Формула изобретения

1229588

Составитель Ю.Курбатов

Редактор В.Иванова Техред О.Гортвай Корректор А.Ференц

Заказ 2443/40 Тираж 507 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óærîðoä, ул.Проектная,4