Устройство для измерения параметров вибрации
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (5I) 4 G ОI R 25/00 гз,, 13
ЙК4ьд и
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3947708/24-09 (22) 19.08,85 (46) 30.01.88. Бюл. ¹ 4
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) Ю. П. Щуров, Г, А. Маликов и Н. С. Данилин (53) 621.396.67(088 ° 8) (56) Приборы и системы для измерения вибрации> шума и удара: Справоч ник/ Под ред, В ° В. Клюева. М.: Машиностроение, 1978, т. 2, с. 45-47.
Авторское свидетельство СССР № 381039, кл, G 01 R 25/00, 1973 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ
„„Я0„„1370592 А 1 (57) Изобретение м ° б. использовано для бесконтактного исследования пара" метров вибрации эл-тов конструктивно сложных объектов. Цель иэобретения— увеличение локальности измерений и обеспечение измерения резонансных уровней колебаний при изменении частоты вибрации в процессе испытаний миниатюрных и микроминиатюрных эл-тов.
Устр-во содержит автогенераторы 1 и
10, аттенюаторы 2 и 9, направленные ответвнтели 3,6 и 8, детекторные секции 4 и 11, фильтры 5 и 7, блок
12 регистрации, коммутатор 13, рупорный излучатель 14, оптич. видоискатель 15, вибратор 16, исследуе" мый эл-т 17. 1 ил °
1370592
Изобретение относится к технике измерений параметров вибрации бесконтактным методом и может использоваться для бесконтактного иссле5 пования параметров вибрации элементов конструктивно сложных объектов.
Цель изобретения — увеличение локальности измерений и обеспечение измерения резонансных уровней коле- 10 баний при изменении частоты вибрации в процессе испытаний миниатюрных и микроминиатюрных элементов.
На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для 15 измерения параметров вибрации.
Устройство для измерения параметров вибрации содержит первый автогенератор 1, первый аттенюатор 2, первый направленный ответвитель 3, 20 первую детекторную секцию 4, первый фильтр 5, третий направленный ответвитель 6, второй фильтр 7, второй направленный ответвитель 8, второй а гтенюа rop 9, второй автогенератор 25
10, вторую детекторную секцию 11, блок 12 регистрации, коммутатор !3, рупорный излучатель 14, оптический видоискатель 15, вибратор 16, исследуемый элемент 17 ° 30
Устройство для измерения параметров вибрации работает следующим об" разом.
Первый и второй автогенераторы 1 и 10, частоты которых должны быль 35 разнесены в соотношении i. 2f
1 функционируют одновременно либо поочередно. В первом случае излучаемый первым автогенератором сигнал сантиметрового диапазона длин волн 40 с частотой f, после первого аттенюатора 2 разветвляется посредством первого и третьего направленных ответвителей 3 и 6 по двум каналам; измерительному — на первую детектор- 45 ную секцию 4 и приемно-излучающему каналу рупорного излучателя 14, геометрическая ось диаграммы направленности которого дчя проведения измерений ориентируется на исследуемый эле- 50 мент 17 ° Напряжение сигнала частоты первого автогенератора 1 на вход второй детекторной секции 11 и второго автогенератора 10 не проходит благодаря второму фильтру 7, который является полосовым фильтром частоты f . Сигнал излучения второго автогенератора 10 после второго аттенюатора 9 разветвляется посредством второго направленного ответвителя 8 на вторую детекторную секцию 1) и через второй фильтр 7 и третий направленный ответвитель 6 — в приемно-излучающий канал рупорного излучателя 14. Сигнал f на вход первой детекторной секции 4 и автогенератора не проходит, так как первый фильтр 5 является полосовым фильтром частоты f, .
Взаимодейств е исследуемого элемента 17 с электромагнитным полем, излучаемым рупорным излучателем 14, позволяет реализовать режим работы, при котором на возмущения несущих частот первого и второго автогенераторов 1 и 10 оказывают влиячие только условия их согласования с нагрузкой.
Эти условия изменяются с изменением частоты и уровня колебаний исследуемого элемента 17, возбуждаемого вибратором 16, В результате возникновения вынуж. денных и резонансных колебаний конструктивных элементов исследуемого элемента 17 возникают возмущения проводимости колебательной системы автогенератор - исследуемый объект, сопровождаемые динамическим затягиванием частот первого и sторого автогенераторов 1 и 10. Первый и второй автогенераторы 1 и 10 переходят в режим чувствительных элементов вибрации. Возникает амплитудно-частотная модуляция сигналов несущих частот
f, и f., огибающие которых выделяются первой и второй детекторными секциями 4 и 11. Проведение спектрального или временного анализа сигналов низкой частоты с выходов первой и второй детекторных секций 4 и 11 в блоке 12 регистрации поочередно через коммутатор 13 позволяет получить информацию об амплитуде вибросмещения на частотах вынужденных и резонансных колебаний конструктивных элементов исследуемого элемента 17.
Использование в качестве чувствительного элемента автогенератора приводит к тому, что параметричес— кая связь между чувствительным элементом и нагрузкой имеет место со значительно более высокой — в 1 +
2 я2
+ (-) ) раз — чувствительностью
M преобразования, где m, М вЂ” соответственно индекс частотной и коэффициент амплитудной модуляции, а слепо1З70
20 тора; чувствительность преобразования; круговая частота вибрации; соответственно диапазоны динамичесg< (О), /! г,!, кого и статического затягивания частот f u f авто1 генераторов 1 и 10; расстояние от рупорного излучателя
14 до исследуемого элемента 17; соответственно эффективная отражающая поверхность ис" следуемого элемента и площадь сечеЬ о
S S а ния диаграммы напа,b
11ри Е ° - f 1.
S, Я,, а следова и при перес.i ройке нательно, и более широким динамическим диапазоном изменений сигнала огибающей.
За счет увеличения чунствитель5 ности преобразования т.к. для данз, (p) ного устройства m = ------ > 1 М i 1 д О и можно сделать m/Ì 1) заданная точность может быть обеспечена при про- 10 ведении измерений в дальней зоне излучения. В результате возникает возможность установить линейные зависимости между определяемыми параметрами и измеряемой амплитудой сигнала огибающей: а именно:
Бдг (t) = U> (0) s inqt;
У (0) = А. х(0), с Ро а>1(0)
А = а --- - --, х(0) = Ь
S L с где х(0), U (О) — соответственно амплитудные значения нибросмещения и ныходно-. о напряже- 25 ния сигнала детек" равленности рупор" ного излучателя 14 на расстоянии L
50 мощность сигнала, поднодимого к рупорному излучателю 14; аппаратные коэффи" циенты.
Р, = constð тельно, Л, 7 А, частоты нозбужде592
4 ния нибратора 1Ь устройство позноляет контролировать динамичсскую панораму (поле) резонансных колебаний элемен гон объектов н пределах S„ на несущей частоте f, и выявлять локальное положение (привязку к объекту) каждого из них на частоте
Рупорный излучатель 14 должен быть оптимальным на частоте f„, т.е. на этой частоте ширина диаграммы направленности должна быть минимальной при минимальных размерах раскрына рупорного излучателя 14.
Для увеличения локальной точности измерений и обеспечения контроля резонансных уровней колебаний разттных элемен тон конструктивно сложного объекта при изменении частоты вибрации осуществляется прос гранстненная юстиронка устройстна. 1Ост1лровка осуществляется посредством совмещения в месте расположения исследуемого элемента геометрической оси рупорного излучателя !4 с оптической осью устанонленного на рупорном излучателе 14 оптического видоискателя 15, фокусное расстояние которого выбирается равным расстоянию до исследуемого элемента 17. Если расстояние меньше фокусного L,, изображение поверхности исследуемого элемента 17 объекта является нерезким и, наоборот, такое изображение является резким, если расстояние равно или больше L, Для юстировки устройства на расстоянии Е рупорный излучатель 14 с оптическим видоискателем 15 перемещают относительно исследуемого элемента 17 в сторону увеличения расстояния между ними и, получив резKое изображение, осуществляют перемещение в горизонтальной плоскости (L.= const) так, чтобы какой-либо из резонансов, регистрируемых на частоте f,, одновременно регистрировался на частоте f.. Юстировка завер" шается, когда на осциллографе и анализаторе спектра из состава блока 12 регистрации наблюдактся максимальные уровни сигналов независимо от положения включено-выключено ключа 13.
Визуально наблюдаемые и количественно регистрируемые по амплитуде и частоте резонансные колебания имеют отношение к тому элементу поверхности исследуемого элемента, на кото1370592
Составитель П. Савельев
Редактор И, Рыбченко Техред А.Кравчук Корректор М. Демчик
Заказ 416/46 Тираж 772 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рый направлен центр перекрестия on" тического видоискателя 15.
Функционирование предлагаемого устройства при генерировании спектра
5 несущих частот f, и f а также исключение комбинационных связей между каналами соответствующих автогенераторов достигаются за счет применения фильтров 5 и 7.
Полосы пропускания фильтров 5 и 7 должны удовлетворять следующим соотношениям:
slid (1+ „, (с) /8W< ) -с (43 — ",); д"; (при ы w ), где 6 id, (t), dw) Iwy (t), didym - соответственно диапазоны динамического и статического затягивания частот автогенераторов 1 и 10, При постоянном по столу вибратора 16 уровне ускорения 7g в диапазоне частот 5 - 5000 Гц порог чувствительности устройства достигает 1,0.
Погрешность измерения устройством амплитуды вибросмещения + lOX. Погреш" ность измерения частоты определяется нестабильностью частоты генератора возбуждения вибрации и на частоте до
50 Гц не хуже 0,5 Гц, на частотах выше 50 Гц — до 1Х.
Формула и э о б р е т е н и я
Устройство для измерения параметров вибрации, содержащее последова"
35 тельно соединенные первый автогенератор, первый аттенюатор, первый направленный ответвитель и первую детекторную секцию, а также блок регистрации, антенну и вибратор, о т— л и ч а Ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения локальности измере" ний и обеспечения измерения резонансных уровней колебаний при изменении частоты вибрации в процессе испытаний миниатюрных и микроминиатюрных элементов, в него введены последовательно соединенные первый фильтр, вход которого подсоединен к второму выходу первого направленного ответвителя, и второй направленный ответвитель, выход которого соединен с входом антенны, последовательно соединенные второй автогенератор, второй аттенюатор, третий направленный ответвитель, вторая детекторная секция и коммутатор, выход которого соединен с входом блока регистрации, а второй вход коммутатора соединен с выходом первой детекторной секции, второй выход третьего направленного ответвителя соединен последовательно через введенный второй фильтр с вторым входом второго направленного ответвителя, причем антенна выполне" на в виде рупорного излучателя, на котором установлен введенный оптический видоискатель, оптическая ось которого пересекается с электричес" кой осью рупорного излучателя, в точке пересечения которых размещает" ся исследуемый элемент, частота сиг" нала на выходе второго автогенератора f > 2f,, где f, — частота сигнала на выходе первого автогенератора.
