Цифровой измеритель параметров вибрации

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет устранения искажений, обусловленных интерференционными явлениями при отражении светового потока от поверхности чувствительного элемента в отсутствие вибрации, и операции измерения частоты вибрации. Устройство содержит источник 1 света, световод 2, чувствительньй элемент 3 и фотоприемник. Чувствительный элемент 3 выполнен в виде упругой прозрачной пленки толщиной, кратной нечетному числу четвертей длины волны источника 1 света, что позволяет компенсировать в отсутствие вибрации отраженный световой поток. Вибрация вызывает изменения толщины упругой прозрачной пленки, нарушая условия гашения отраженного светового потока, в результате на вход фотоприемника поступает последовательность световых импульсов с а -тлитудой, пропорциональной , и частотой, равной соответственно амплитуде и частоте измеряемой вибрации. 3 ил. с fS in

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((g(S U (ш (594 G Ol В 21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4168132/24-28 (22) 25,12.86 (46) 23.06.88. Бюл. К 23 (72) В,Н.Анохин и Б.П.Кобляков (53) 531.7 (088.8) .(56) 0vren С., Addisson М., ЯоЕ В.

Brogardh T. New opportunites with

;fibre-optic measurement. — Sensor

Pev.. 1985, 5, й.- 4, 199-205. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ

ВИБРАЦИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьппение точности и расширение функциональных возможностей за счет устранения искажений, обусловленных интерференционными явлениями при отражении светового потока от поверхности чувствительного элемента в отсутствие вибрации, и операции измерения частоты вибрации.

Устройство содержит источник 1 света, световод 2, чувствительный элемент

3 и фотоприемник. Чувствительный элемент 3 выполнен в виде упругой прозрачной пленки толщиной, кратнои нечетному числу четвертей длины волны источника 1 света, что позволяет компенсировать в отсутствие вибрации отраженный световой поток. Вибрация вызывает изменения толщины упругой прозрачной пленки, нарушая условия гашения отраженного светового потока, в результате на вход фотоприемника поступает последовательность световых импульсов с амплитудой, пропорциональной, и частотой, равной соответственно амплитуде и частоте измеряемой вибрации. 3 ил.

1404823

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды и частоты вибрации машин и механизмов.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет устранения искажений, обусловленных интерференционными явлениями при отражении светового потока от поверхности чувствительного элемента в отсутствие вибрации, и операции измерения одновременно с амплитудой и частоты вибрации. 15

На фиг,1 представлена структурная схема оптической части устройства, на фиг.2 — конструкция чувствительного элемента, на фиг.3 — функциональная схема электронной части устройст- 20 ва.

Устройство содержит (фиг. 1) источник 1 света, световод 2, чувствительный элемент 3 и фотоприемник, например, в виде преобразователя 4 25 световых импульсов в импульсы напряжения, при этом чувствительный элемент 3 оптически связан световодом 2 с источником 1 .света и фотоприемником.

Чувствительный элемент 3 содержит . (фиг.2) втулку 5 из изолирующего ма-. териала, приклеенную к световоду 2, прозрачную прокладку 6, неподвижно закрепленную внутри, втулки 5 вплотную к торцу световода 2, прокладку

7 с отводом, установленную внутри втулки 5 и возможностью перемещения вдоль ее оси, и упругую прозрачную 40 пленку 8 толщиной, кратной нечетному числу четвертей длины волны источника 1 света, помещенную внутри втулки

5 между прозрачной прокладкой 6 и прокладкой 7 с отводом. Измеритель содержит также интегратор 9, входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами преобразователя 4 СИ, аналогоцифровой преобразователь (АЦН) 10, входом соединенный с выходом интегратора 9, расширитель 11 импульсов, включающий в себя, в числе прочих стандартных элементов схемотехники, таймер и электронный ключ (не показаны), при

55 этом электронный ключ входом соединен с первым ahacopoM таймера, à его выход является первым, а второй выход .таймера соответственно вторым выходами расширителя 11 импульсов, входом соединенный с третьим выходом преобразователя 4 СИ, и счетчик 12 импульсов, счетным входом и входом обнуления соединенный соответственно с первым и вторым выходами расширителя 11 импульсов. Выходы счетчика 12 импульсов и АЦП 10 являются выходами устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии световой поток от источника .1 света, пройдя сквозь толщу упругой прозрачной пленки 8, имеющей толщину, кратную нечетному числу четвертей длины волны источника 1 света и, отразив шись от поверхности прокладки 7 с отводом, гасится в результате интерференции на поверхности прозрачной прокладки 6.

При жестком соединении отвода прокладки 7 с вибрирующей поверхностью, но так, чтобы втулка 5 оставалась неподвижной, толщина упругой прозрачной пленки 8 меняется, а следовательно, нарушается условие гашения отраженного светового потока. В результате на вход преобразователя 4 СИ поступает последовательность световых импульсов, имеющих амплитуду, пропорциональную амплитуде вибрации, а час|тоту, равную частоте вибрации. Преобразователь 4 СИ осуществляет преобразование последовательности световых импульсов в импульсы напряжения, также имеющие амплитуду, пропорциональную амплитуде вибрации, а частоту, равную частоте вибрации. С первого выхода преобразователя 4 СИ последовательности электрических импульсов, амплитуда которых пропорциональна амплитуде вибрации, поступают на вход интергратора 9, на выходе которого устанавливается постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде вибрации, Для удобства регистрации, а также с целью повышения уровня автоматизации процесса измерений, это напряжение с помощью

АЦП 1О преобразуется в цифровой код.

Одновременно с этим последовательность импульсов напряжения преобразуется путем компарирования в преобразователе 4 СИ в импульсы напряжения, нормированные по амплитуде по необходимому уровню. Однако для надежно1404823

Фиг.2 го срабатывания счетчика импульсов необходимо увеличить длительность этих импульсов до оптимальной величины. С этой целью последовательность импульсов напряжения с третьего выхода преобразователя 4 СИ подается на вход расширителя 11 импульсов, в котором по первому импульсу включается односекундный таймер (не показан) 10 расширителя 11 импульсов. При этом по своему первому выходу таймер формирует импульс напряжения длительностью 1 с, открывающий электронный ключ (не показан) расширителя 12 им- 15 пульсов. Импульсы напряжения, уровень и длительность которых согласованы с требованиями по уровню и длительности используемых элементов схемотехники, поступают на счетный вход 20 счетчика 12 импульсов. В счетчике 12 импульсов подсчитывается количество импульсов за 1 с. Код числа импульсов выводится на устройство индикации или в устройство обработки, что определяется задачами измерений. По окончании односекундного импульса через 1 с таймер расширителя 11 импульсов выдает импульс по второму входу, который обнуляет счетчик 12 30 импульсов, Далее процесс измерения повторяется. Время запоминания кода числа импульсов в счетчике 12 импульсов можно изменять, выполнив таймер пер ест ран в аемым.

Таким образом, предлагаемое уст-. ройство позволяет измерять частоту, амплитуду вибрации.и использовать обычное многомодовое световолокно без снижения точности измерений или других параметров.

Формула из обретения

Цифровой измеритель параметров вибрации, содержащий источник света, фотоприемник, световод и чувствительный элемент, оптически связанный световодом с источником света и фотоприемникдм, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет измерения одновременно с амплитудой также и частоты вибрации, он снабжен интегратором, входами соединенным соответственно с первым и вторым выходами фотоприемника, аналого-цифровым преобразователем, входом соединенным с выходом интегратора, расширителем импульсов, входом соединенным с третьим выходом фотоприемника, и счетчиком импульсов. счетным входом и выходом обнуления, соединенным соответственно с первым и вторым выходами расширителя импульсов, а чувствительный элемент выполнен в виде упругой прозрачной пленки толщиной, кратной нечетному числу четвертей длины волны источника света

1404823 Г

1!

Фиа У

Составитель О.Смирнов

Техред Л.Сердюкова

Редактор Г.Волкова

Корректор А.Тяско

Заказ 3089/42 Тираж 680

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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