Устройство для измерения амплитуды колебаний объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при длительных испытаниях деталей на усталостную прочность . Цель изобретения - повьшение точности измерения амплитуды вибраций - достигается за счет учета изменения с момента градуировки яркости источника света и освещенности окружающей среды. Один из потоков от источника 1 света, выполненного с двумя выходами, делится светоделителем 2 на два, один из которых, перекрывая часть колеблющегося объекта 3, /4 , проходит фотоприемник 6, электричес-- ки связанный с блоком 21 обработки, информации, куда поступает также информация от фотоприемников 11 и 19 о колебаниях имитатора 8 объекта, установленного на вибраторе 9, и о допплеровском сигнале, зарегистрированном в интерферометре Майкельсона, включающем светоделитель 16, оптически связанный с поверхностью имитатора 8 объекта и зеркалом 15, последовательно установленным в ходе излучения второго выхода источника за Зеркалами 13 и 14. Предварительная градуировка осуществляется с помощью измерителя 23 вибрации, а в процессе измерения амплитуды колебаний объекта 3 производится автоматическое измерение коэффициента пропорциональности градуировочного канала, учет которого в блоке 21 обработки результатов измерения определяет высокую точность измерения амплитуды колебаний. 1 ил. ( чвмп со vj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5и 4 С О l Н 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4121960/24-28 (22) 16.06.86 (46) 15.02.88. Бюл. Ф 6 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.И.Ильянков, В.С.Васильев .и В.В.Тихомиров (53) 531.717(088.8) .(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при длительных испытаниях деталей на усталостную прочность. Цель изобретения — повышение точности измерения амплитуды вибраций — достигается за счет учета изменения с момента градуировки яркости источника света и освещенности окружающей среды. Один из потоков от источника 1 света, выполненного с двумя выходами, делится светоделителем 2 на два, один из которых, перекрывая часть колеблющегося объекта 3, ° 1Ô

„„SU „„1374060 А I проходит фотоприемник 6, электричес" ки связанный с блоком 21 обработки информации, куда поступает также информация от фотоприемников 11 и 19 о колебаниях имитатора 8 объекта, установленного на вибраторе 9, и о допплеровском сигнале, зарегистрированном в интерферометре Майкельсона, включающем светоделитель 16, оптически связанный с поверхностью имитатора 8 объекта и зеркалом 15, последовательно установленным в ходе излучения второго выхода источника за зеркалами 13 и 14. Предварительная градуировка осуществляется с помощью измерителя 23 вибрации, а в процессе измерения амплитуды колебаний объекта 3 производится автомат;;— ческое измерение коэффициента пропорциональности градуировочного канал», учет которого в блоке 21 обработки результатов измерения определяет высокую точность измерения амплитуды колебаний. 1 ил.

1374060

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при длительных испытаниях деталей на усталостную прочность, при балансировке роторных систем, а также при длительных испытаниях машин и механизмов

Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерений амплитуды колебаний за счет уче" та изменения с момента градуировки яркости источника света, освещеннос ти окружающей среды и нелинейности оптоэлектронного канала путем йысоко- 15 точной дополнительной градуировки в реальном масштабе времени.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит последователь- 20 но установленные источник 1 света, светоделитель 2 луча света. Исследуемый объект 3 установлен на вибраторе 4. Далее щелевая диафрагма 5 установлена перед фотоприемником 6, зеркало 7 направляет луч света на имитатор 8 объекта, установленный на.вибработе 9, щелевая диафрагма 10 установлена перед фотоприемником 11, оптически связанным с зеркалом 7. На 30 имитаторе 8 объекта установлен отражатель 12. Источник 1 света выполнен в виде лазера с двумя выходами, на втором выходе которого последовательно установлены зеркала 13 — 15. Интерферометр Майкельсона, включающий светоделитель 16 и зеркало 17, установлен на платформе 18, на которой установлен фотоприемник 19 с точечной диафрагмой 20 перед ним, Устрой- 4р ство включает блок 21 обработки информации с цифровым дисплеем 22, а также измеритель 23 амплитуды коле1баний исследуемого объекта при градуировке. 45

Вибратор 9 электрически соединен с блоком 21 обработки информации, который электрически соединен с фотоприемниками 6, 11 и 19 и измерителем

23 амплитуды вибрации. Интерферометр оптически связан через светоделитель 16 с зеркалом 15 и отражателем

12 имитатора 8 объекта.

Устройство работает следующим образом.

Луч света после выхода из источника 1 разделяется светоделителем 2 на цва луча. Первый луч направляется на исследуемый объект 3, колеблющийся, например, от вибратора 4. Часть луча, не перекрытая колеблющимся объектом 3, проходит щелевую диафрагму 5 и падает на фотоприемник 6. Интенсивность луча, падающего на фотоприемник 6, изменяется пропорционально амплитуде колебаний объекта 3, соответственно изменяется и электрический .сигнал, снимаемый с фотоприемника 6. Второй луч направляется зеркалом 7 на имитатор 8 объекта, колеблющийся от градуировочного вибратора 9. Часть луча, не перекрытая имитатором 8 объекта, проходит через щелевую диафрагму 10 и надает на фотоприемник 11, снимаемый электрический сигнал с которого пропорционален амплитуде колебаний имитатора 8 объекта.

Перед измерениями производят исходную градуировку следующим образом.

Измерителем 23 амплитуды колебаний, например оптическим микроскопом, измеряют амплитуду колебаний объекта 3 и определяют градуировочный коэффициент измерительного канала как отношение измеренной амплитуды колебаний к электрическому сигналу, снимаемому с фотоприемника 6.

Определение градуировочного коэффициента производится с помощью блока 21 обработки информации.

Аналогичным образом определяют исходный коэффициент пропорциональности градуировочного оптоэлектронного канала, для чего вышедший с обратной стороны источника 1 луч с помощью зеркал 13 — 15 направляют на светоделитель 16 интерферометра.

Светоделитель 16 разделяет падающий на него луч света на два луча: измеительный и референтный. Измерительный луч падает на измерительный отражатель 12, установленный на имитаторе 8 объекта, Это дает возможность получить на выходе фотоприемника 19 с точечной диафрагмой 20, куда падает и референтный луч после отражения от зеркала 17> допплеровский сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний имитатора 8 объекта. Влок 21 обработки определяет амплитуду колебаний имитатора 8 объекта по автоматически введенному в него допплеровскому сигналу с фотоприемника 19 и введенному сигналу с частотой колебаний вибратора 9.

1374060

+g rp.ucx зrp иъм

< cp. и эм 8 ок.иЗм 3 о гР, usa

f ср. цсх 8

А=(— — + оь иск

1-1аь,чс х гр.Mcv

35 определяемая амплитуда колебаний исследуемого объекта 3; измеренная измерителем 23 во время исходной градуировки амплитуда колебаний исследуемого объекта; напряжение электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника 6 во время исход- 45 ной градуировки; частота допплеровского сигнала, снимаемого с фотоприемника 19 во время исходной градуировки; частота колебаний градуиро-

: 50 вочного вибратора 9; длина волны излучения лазера 1; напряжение электрического сигнала, снимаемого с фцтогде А

А

ОБ,исх

ОБ, Иск гр. иск гр.нсх

Таким образом, при исходной градуировке с помощью решающего устройства определяют коэффициенты пропорциональности оптоэлектронного и изме5 рительного каналов.

В процессе измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта 3 измерительным каналом производится автоматическое измерение коэффициента пропорциональности градуировочного . канала. Если произойдут отклонения параметров источника 1 света, освещенности окружающей среды или нелинейности от исходных, то блок 21 определит разность в коэффициентах пропорциональности градуировочного канала, и автоматически внесет эту разность в виде поправки в исходный градуировочный коэффициент измери- 2р тельного канала. За счет автоматического внесения этой поправки во время измерений достигается высокая точность определения амплитуды колебаний исследуемого объекта 3. 25

Блок 21, в качестве которого может использоваться программируемый микрокалькулятор "Электроника" МК"46,. работает по алгоритму, составленному по следующей математической модели: 3р

g гр. иЗМ гр. цБм гр. я,Зм

Ij

06 ° И 3м приемника 11 во время исходной градуировки; — частота допплеровского сигнала, снимаемого с фотоприемника 19 во время измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта 3; — частота колебаний градуировочного вибратора 9 во время измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта 3; — напряжение электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника 11 во время измерения амплитуды колебаний исследуемого объекта 3; напряжение электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника 6 во время измерений амплитуды колебаний исследуемого объекта 3.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуды колебаний объектов, содержащее последовательно установленные источник света, фотоприемник с диафрагмой, блок обработки информации и блок градуировки, включающий измеритель амплитуды вибраций, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыше-. ния точности измерения амплитуды вибраций, оно снабжено светоделителем, установленным между фотоприемником и источником света, который выполнен в виде лазера с двумя выходами, тремя зеркалами, последовательно установленными в ходе излучения из второго выхода лазера, и четвертым зеркалом, размещенным .в ходе излучения, отраженного от светоделителя, а блок градуировки выполнен в виде имитатора объекта установленного на вибраторе, электрически соединенном с блоком обработки, фотоприемника с диафрагмой, оптически связанного с четвертым зеркалом через имитатор объекта и электрически - с блоком обработки информации, и интерферометра Иайкельсона, оптически связанного через светоделитель с третьим зеркалом и поверхностью имитатора объекта и электрически — с блоком обработки информации.