Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Целью изобретения явлйется повьшение чувствительности за счет осуществления ав .томатической и раздельной настройки излучающего преобразователя 2 на частоту электрического резонанса, а приемного преобра13ователя 3 на частоту механического резонанса, которую можно максимально приблизить к собгственной частоте электрического резонанса излучающего преобразователя (Л to ю ю а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Ю 4 G 01 Н 11/08

Хг

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 Э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 924746/25-28 (22) 08. 07. 85 (46) 23. 1 1 . 86. Бюл. В 43 (71) Горьковский Филиал Всесоюзного науччо-исследовательского института нормализации в машиностроении (72) Б. А. Гордеев (53) 531 ° 718(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 823824, кл. С 01 В 17/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1048331, кл. G 01 Н 1/00,,G 01 В 17/00, 1982.

„,SUÄÄ 1272126 А1 (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к области нераэрушающего контроля. Целью изобретения является повьппение чувствительности за счет осуществления ав..томатической и раздельной настройки излучающего преобразователя 2 на частоту электрического резонанса, а приемного преобразователя 3 на частоту механического резонанса, которую можно максимально приблизить к собственной частоте электрического резонанса излучающего преобразователя

1272176

10 !

2. Режим работы ультразвукового фазового измерителя виброперемещений определяется настройкой задающего генератора 1 на электрический резонанс излучающего преобразователя 2 путем изменения частоты задающего генератора 1 и фиксирования его ре— зонансного значения, при котором максимальная часть энергии подводимого сигнала преобразуется в механические колебания. В начальный момент времени вращение вала шагового двигателя 14 происходит в направлении уменьшения частоты задающего генератора 1 относительно резонансной. Последовательность тактовых импульсов генератора 12 тактовых импульсов через открытую схему 5 И поступает на

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в любой отрасли машиностроения при виброиспытаниях.

Цель изобретения — повышение чувствительности за счет осуществления автоматической и раздельной настройки излучающего преобразователя на частоту электрического резонанса, а приемного преобразователя на частоту механического резонанса.

На чертеже представлена блок-схема ультразвукового фазового измерителя виброперемещений.

Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, акустически связанные излучающий 2 и приемный 3 преобразователи и фазовый детектор 4, второй вход которого подключен к второму выходу задающего генератора 1, первые схемы И 5 и И-НЕ 6, последовательно соединенные интегратор 7, преобразователь 8 аналог-ступенька, дифференциатор 9, диод 10 и триггер 11, выход которого подключен к первым входам первых схем И 5 и И-НЕ 6, соединенный с диодом 10 генератор 12 тактовых импульсов, выходом подключенный к вторым входам первых схем И 5 и

И-НЕ 6, коммутатор 13, входы которого подключены к выходам первых схем

И 5 и И-НЕ 6, и шаговьЖ двигатель первый вход коммутатора 13 и шаговый двигатель 14. Вал шагового двигателя 14 изменяет направление вращения, Вследствие этого изменение частоты задающего генератора 1 происходит в сторону приближения к резонансной частоте системы излучатель-объектприемник, Устройство работает в таком режиме до момента перехода частоты задающего генератора 1 через резонансную. При достижении определенного значения выходного сигнала генератора 15 линейно изменяющегося напряжения, при котором наступает механический резонанс, триггер 11 меняет свое состояние, схемы 16 И-НЕ и 19 ИЛИ-НЕ закрываются, а схемы 17 и 18 открываются и процесс повторяется. 1 ил.

14, выход которого соединен с управ— ляющим входом задающего генератора

1, последовательно соединенные генератор 15 линейно изменяющегося напря5 жения и вторую схему И-НЕ 16, подключенную выходом к второму входу приемного преобразователя 3, вторую и третью схемы И 17 и 18 и схему

ИЛИ-НЕ 19, включенную между выходом приемного преобразователя 3 и входом интегратора 7, вторая схема И 17 включена между выходом коммутатора 13 и входом шагового двигателя 14, третья схема И 18 включена между выходом излучающего преобразователя 2 и вторым входом интегратора 7, второй выход триггера 11 подключен к вторым входам второй и третьей схем И 17 и

18, второй схемы И-НЕ 16, схемы ИЛИНЕ 19 и входу генератора 15 линейного напряжения. Позицией 20 обозначено контролируемое изделие.

Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений работает следующим образом.

С выхода задающего генератора 1 электрический сигнал поступает на ,излучающий преобразователь 2, пре(,образующий электрический сигнал в

30 механические колебания ультразвуковой частоты. Одновременно электрический сигнал с обкладок преобразователя 2 поступает на первый вход схемы И 18, на второй вход которой пп1272 ступает сигнал логической "1" с второго выхода триггера 11, одновременно поступающий на второй вход схемы

И вЂ” НЕ 16 и на второй вход схемы ИЛИНЕ 19 °

Излученный ультразвуковой сигнал, проходя контролируемое изделие 20, принимается приемным преобразователем 3, преобразующим механические колебания в электрический сигнал,по- 10 ступающий на первый вход схемы ИЛИ-НЕ

19. Так как на втором входе схемы

ИЛИ-НЕ 19 присутствует сигнал логической "1", то независимо от вида сигнала на первом его входе на выхо- 15 де схемы будет логический "0". Аналогично в закрытом состоянии находится схема И-НЕ 16. Поскольку на различных частотах излучающий преобразователь 2 поглощает различную мощ- 20 ность от задающего генератора 1, сигнал на первом входе схемы И 18 меняется по амплитуде. Изменяющийся по частоте и амплитуде выходной сиг/ нал схемы И 18 поступает на вход ин— тегратора 7, где он преобразуется в монотонно изменяющееся напряжение, которое преобразуется преобразователем 8 аналог-ступенька в ступенчато изменяющееся напряжение. Сигналы с ЗО выхода преобразователя 8 аналог-ступенька поступают на вход дифференциатора 9, с выхода которого импульсы через диод 10 поступают на триггер 11 и синхронизирующий вход гене5 ратора 12 тактовых импульсов. Так как импульсы положительной полярности через диод 10 не проходят,триггер 11 опрокидывается первым отрицательным импульсом. Сигнал с инверсно-4О го выхода триггера 11 и выхода генератора 12 одновременно поступает на входы схемы И 5 и схемы И-НЕ 6.

В зависимости от изменения несущей частоты относительно резонансной, срабаывает одна из схем, с выхода которой сигнал через коммутатор 13 и схему И 17 поступает на шаговый двигатель 14 для управления режимом его работы (изменяет частоту задающего генератора 1). Этот процесс заканчивается в момент достижения пика электрического резонанса излучающего преобразователя 2. При смене состояния триггера 11 сигнал логчиской "1" при- 5 сутствует на вторых входах схем И

17, И 18, И-НЕ 16, схемы ИЛИ-НЕ 19, реализующей логическую функцию 0 +

126 4

+ 0 = 1. Схемы И 17 и И 18 закрываются, шаговый двигатель останавливается, ч частота задающего генера тора 1 фиксируется, Далее начинается настройка приемного .",Реобразователя 3 ".,à частоту механического резонанса. Ступенькой сигналами "1" и "0" тактируется генератоР 15 линейно изменяющегося напряжения. На выходе схемы И-НЕ 16 появляется линейно изменяющийся по величине электрический сигнал, поступающий на второй вход приемного преобразователя 3. В зависимости от потенциала, приложенного к приемному преобразователю 3, его выходной сигнал изменяется по амплитуде (частота остается постоянной). Этот выходной сигнал одновременно поступает на первый вход фазового детектора 4 и на первый вход схемы ИЛИ-HE 19. Так как на втором входе этой схемы присутствует сигнал логического 0",. отрицательные полуволны выходного сигнала приемного преобразователя 3 поступают на интегратор 7, В начальный момент времени включения вращение вала шагового двигателя

14 происходит в направлении уменьшения частоты задающего генератора 1 относительно резонансной. В таком случае сигнал на выходе интегратора

7 начинает монотонно убывать. Первая ступенька ступенчато убывающего напряжения преобразователя 8 аналогступенька через дифференциатор 9 и диод 10 поступает на счетный вход триггера 11 и опрокидывает его. Сигнал логической " 1", появляющийся на инверсном выходе триггера 11, закрывает логическую схему И вЂ” НЕ 6 и открывает логическую схему И 5. Последовательность тактовых импульсов генератора 12 тактовых импульсов через открытую схему И 5 поступает на первый вход коммутатора 13 и шаговый двигатель 14. Вал шагового двигателя 14 изменяет направление вращения. Вследствие этого изменение частоты задающего генератора 1 происходит в сто— рону приближения к резонансной частоте системы излучатель — объект— приемник. На выходе интегратора 7 появляется монотонно возрастающее напряжение, которое затем трансформируется после преобразователя 8 аналогступенька и дифференциатора 9 в импульсы положительной полярности, диСоставитель К.Леонов

Техред Д.Сердюкова Корректор А,Тяско

Редактор Н.Тупица

Заказ 6327/37

Тираж 507 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

f13035,Москва,М(-35,Раушская наб.,д.4/5

--- — ---- — — -1Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

S 127 од 10 закрыт и отсекает их от триггера 11.

Устройство работает в таком режиме до момента перехода частоты задающего генератора 1 через резонансную. Первый же отрицательный импульс с выхода дифференциатора 9 опрокидывает триггер 11, и вал шагового двигателя изменяет направление вращения. При этом частоту дискретизации выбирают из условия r = !2 где

- 1

В

Т вЂ” период максимальной из частот

В задающего генератора 1.

При достижении определенного значения выходного сигнала генератора 15 линейно изменяющегося напряжения, при котором поступает механический резонанс, триггер 11 меняет свое состояние, схемы И-НЕ 16 и ИЛИ-НЕ

19 закрываются, а схемы И 17 и 18 открываются и процесс повторяется.

Изобретение позволяет повысить чувствительность sa счет обеспечения автоматической и раздельной настройки излучающего преобразователя на частоту электрического резонанса, а приемного преобразователя на частоту механического резонанса.

Формула изобретения

Ультразвуковой фазовый измеритель вибронеремещений, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, акустически связанные излучающий и приемный преобразователи

2126 ь и фазовый детектор, второй вход которого подключен к второму выходу задающего генератора, первые схемы

И и И-НЕ, последовательно соединенные интегратор, преобразователь аналог-ступенька„ дифференциатор, диод и триггер, выход которого подключен к первым входам первых схем И и

И-НЕ, соединенный с диодом генератор

1О тактовых импульсов, выходом подключенный к вторым входам первых схем

И и И-НЕ, коммутатор, входы которого подключены к выходам первых схема И и И-НЕ, и шаговый двигатель, 1 выход которого соединен с управляющим входом задающего генератора,о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен последовательно соединенными

20 генератором линейно изменяющегося напряжения и второй схемой И-НЕ, подключенной выходом к второму входу приемного преобразователя, второй и третьей схемами И и схемой ИЛИ-НЕ, 25 включенйой между выходом приемного преобразователя и входом интегратора, вторая схема И включена между выходом коммутатора и входом шагового двигателя, третья схема И включе30 на между выходом излучающего преобразователя и вторым входом интегратора, второй выход триггера подключен к вторым входам второй и третьей схем

И, второй схемы И-HF. схемы ИЛИ-НЕ и входу генератора линейно изменяющегося напряжения.