Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений

 

Изобретение относится к измерительлой технике и может быть исполь .зовано при измерении вибраций в различных отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повьшение быстродействия контроля за счет исключения элемента задержки из схемы устройства . По сигналам с задающего генера-2 /7 тора 1 ультразвуковой излучающий преобразователь 2. излучает ультразвуковые колебания на исследуемый объект. Отраженные колебания преобразуются приемным преобразователем 4. Электрический сигнал подается для измерения через последовательно соединенные делитель 10 частоты и фазовращатель 12 на фазовый детектор 5j на другой вход которого подается сигнал с задающего генератора 1 через другой делитель 9 частоты. Работа фазового детектора 5 на линейном участке его амплитудно-частотной характеристики регулируется с помощью компаратора 7, подключенного к выходу фазового детектора 5, и генератора 11 одиночных импульсов, управляющего делителями 9 и 10 частоты. 2 ил. i СО JL / 72 / I СО ел ел еS . /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4095794/25-28 (22) 29.07.86 (46) 07.12.87. Бюи. N - 45 (71) Институт прикладной физики

АН СССР (72) В.В.Казаков (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1048330, кл. G 01 Н 5/00, 1982. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении вибраций в различных отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение быстродействия контроля за счет исключения элемента задержки из схемы устройства. По сигналам с задающего генера„, Я0„„1357725 А 1 тора 1 ультразвуковой излучающий преобразователь 2.излучает ультразвуковые колебания на исследуемый объект.

Отраженные колебания преобразуются приемным преобразователем 4. Электрический сигнал подается для измерения через последовательно соединенные делитель 10 частоты и фазовращатель 12 на фазовый детектор 5, на другой вход которого подается сигнал с задающего генератора 1 через другой делитель 9 частоты. Работа фазового детектора 5 на линейном участке его амплитудно-частотной характеристики регулируется с помощью компаратора 7, подключенного к выходу фазового де- а (O тектора 5, и генератора 11 одиночных импульсов, управляющего делителями

9 и 10 частоты. 2 ил.

57725 . 2

13

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использевано для измерения вибраций в раз. личных отраслях народного хозяйства: машиностроении, судостроении и т.д.

Целью изобретения является повышение быстродействия контроля за счет исключения из электрической схемы устройства элемента задержки.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого измерителя; на фиг.2 диаграммы напряжений, поясняющих работу измерителя.

Диаграммы a u F поясняют формирование сигнала предустановки: a — выходное напряжение U,(t) фазового детектора, где t — время, 5 — выходное напряжение V (t) генератора оди-, ночных импульсов в зависимости от исходного напряжения U (t) фазового детектора.

Диаграммы Ь- поясняют процесс восстановления рабочей точки фазового де.гектора на заданном линейном участке амплитудной характеристики фазового детектора при выходе ее за пределы указанного участка: 5 — выходное напряжение U (t) приемного преобразователя; вЂ,выходное напряжение U<(t) задающего генератора, — выходное напряжение V (t) генератора одиночных импульсов; е — выходное напряжение V6,(t) второго делителя, яс — выходное напряжение Uz(t) фазовращателя, — выходное напряжение U (t) первого делителя частоты.

Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений содержит задающий генератор 1, соединенный с.излучающим преобразователем 2, излучающим ультразвуковую волну в направлении объекта 3, приемный преобразователь

4 и фазовый детектор 5. Выход фазового детектора 5 подключен к блоку 6 обработки информации и компаратору

7, другой вход которого. соединен с источником 8 опорного напряжения.

Два делителя 9 и 10 частоты с одинаковыми коэффициентами деления управляющими входами подключения к генератору 11 одиночных импульсов, подключенному к выходу компаратора 7.

Первый делитель 9 частоты сигнальным входом подключен к выходу задающего генератора 1, выходом — к первому входу фазового детектора 5. Второй делитель 10 частоты сигнальным входом подключен к приемному преобрааователю 4, выходом — к фазовращателю

12, подключенному к второму входу фазового детектора 5. Задающий генератор 1 предназначен для работы в непрерывном режиме на частоте f. Выбор величины коэффициента N деления делителей 9 и 10 определяется выполнением условия однозначности фазовых измерений, удовлетворяющих в данном случае соотношению N g o 8 r„ где

r „ — максимальная амплитуда измеряемых перемещений, — длина ульт« развуковой волны.

Управляющие входы делителей 9 и

10 частоты предназначены для управления моментом времени начала деле10

15 ния частоты поступающих на них сигналов, Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений работает следующим образом.

Предварительно сигнальные входы

20 делителей 9 и 10 подключаются к задающему генератору 1, тем самым обес-.

25 печивается одновременность начала работы делителей 9 и 10 частоты и с помощью фазовращателя 12 устанавливается сдвиг фаз между выходными сигналами делителей 9 и 10, обеспечивающий положение рабочей точки фазового детектора 5 в нуле его ампли30 тудной характеристики.

Выходной сигнал U4(t) задающего генератора 1 частоты f (фиг.2г) поступает на излучающий преобразователь

2, излучающий ультразвуковую волну частоты f в направлении объекта 3, и одновременно на вход первого дели 35 теля 9 частоты. Отраженная от объекта

3 ультразвуковая волна принимается приемным преобразователем 4. Выходной сигнал U,(t) преобразователя 4 (фиг. 2в) поступает на второй дели45 тель 10 частоты, с выхода которого сигнал U6 (t) частоты f/N (фиг. 2е) поступает на фазовращатель 12, изменяющий фазу сигнала U6(t) на постоянную величину у (на фиг.2ж). С выхода делителя 9 частоты сигнал UZ(t)

50 частоты f/N (фиг. 2з) поступает на первый вход фазового делителя 5, с выхода фазовращателя 12 сигнал U (t) частоты f/N,(ôèã. 2ж) поступает на второй вход фазового детектора 5. Изменяющийся по амплитуде выходной сиг нал фазового детектора 5, несущий информацию о перемещении объекта 3, поступает на блок 6 обработки информа3 1357 ции одновременно на компаратор 7, на который от источника 8 опорного напряжения подаются напряжения уровней

U i и Б, соответствующие верхнему и нижнему пределам П,, U (фиг. 2а) линейного участка амплитудной характеристики фазового детектора 5. В случае перемещения объекта 3 на величину, меньшую Na/8, и при отсутствии периодических пропаданий сигнала 10 отраженной ультразвуковой волны рабочая точка фазового детектора 5 находится на линейном участке его амплитудной характеристики. В этом случае фазовый детектор 5 с высокой 15 точностью измеряет сдвиг фаз между его входными сигналами, а блок 6 регистрирует соответствующее указан-. ному сдвигу фаз виброперемещение объекта 3. При любом выходе рабочей точ-2р ки фазового детектора 5 за пределы линейного участка выходной сигнал

U,(t) (фиг.2а) фазового детектора 5 в компараторе 7 достигает одного из уровней U< U напряжения. В этом 25 случае на выходе компаратора 7 появляется сигнал в виде перепада напряжения, поступающий на генератор 11 одиночных импульсов, в результате чего на его выходе появляется им- 30 пульсный сигнал u (t) предустановки (фиг.2б). Этот сигнал U (c) (фиг.2д) поступает на управляющие делением входы делителей 9 и 10. При отсутствии импульса .предустановки делители

9 и 10 непрерывно делят частоту поступающих на них сигналов, обеспечивая непрерывное измерение виброперемещений объекта 3. В момент появления импульса предустановки деление 40 частоты делителями 9 и 10 прекращается. Сигнал на выходе делителей 9 и 10 пропадает.. По окончании импуль-са предустановки делители 9 и 10 частоты начинают деление частоты вход- 4 ных сигналов по выбранному фронту сигналов, например по переднему фрон725 4 ту (фиг. 2е, з) соответственно, и фазовращатель 12 сдвигает фазу выходного сигнала делителя 10 íà ср (фиг,2ж).

Поскольку сдвиг фазы между выходными сигналами задающего генератора

1 и приемного преобразователя 4 в общем случае произвольный (а 2 li), то чем больше коэффициент N деления делителей 9 и 10, тем точнее совпадает устанавливаемое после сигнала предустановки положение рабочей точки фазового детектора 5 с первоначально устанавливаемым положением его рабочей точки. Ошибка в установке первоначально устанавливаемого сдвига фаз равна hq /N и тем меньше, чем больше N.

Формула изобретения

Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений, содержащий задаю-, щий генератор, излучающий и приемный преобразователи, фазовый детектор, подключенные к его выходу блок обработки информации и компаратор и источник опорного напряжения, соединенный с вторым входом компаратора, отличающийся тем, что,, с целью повышения быстродействия, он снабжен последовательно соединенными генератором одиночных импульсов, первым делителем частоты, второй вход которого связан с выходом приемного преобразователя, и фазовращателем, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, и вторым делителем частоты, управляющий вход которого соединен с выходом генератора одиночных импульсов, а выход — с вторым входом фазового детектора, выход задающего генератора подключен к входам второго делителя частоты и излучающего преобразователя, а выход компаратора связан с управляющим входом генератора одиночных импульсов.

1357725 йу)

Ц г 2®

Ю

lip(d)

449)

bg(d)

0р9) е Ж Ю®

Составитель Л.Кондрыкинская

Редактор Г.Волкова Техред М.Ходанич . Корректор А.Обручар

Заказ 5988/38 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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