Измеритель виброперемещений

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение информативности за счет измерения также и фазового сдвига между сигналом задающего генератора и сигналом, соответствующим колебаниям платформы вибропреобразователя. Синусоидальный сигнал с выхода задающего генератора 1 поступает на вибропреобразователь 3, подвижная платформа которого совершает колебания по закону A = A<SB POS="POST">0</SB> SIN((WT - φ), где A<SB POS="POST">0</SB>- амплитуда колебаний платформы

W- частота колебаний платформы

φ - угол фазового сдвига между колебанием платформы и сигналом задающего генератора 1. Колебания платформы преобразуются в электрические преобразователем 10 перемещений. На вибропреобразователе закреплено подвижное зеркало интерферометра 4 Майкельсона, с помощью которого осуществляется измерение амплитуды колебаний платформы вибропреобразователя 3. Измерение фазового сдвига осуществляется путем перенесения его на опорную частоту Ω, формируемую полосовым фильтром 18, при этом осуществляются операции выборки сигналов, поступающих в элементы 12 и 13 выборки-хранения с выхода преобразователя 10 перемещений, и квадратурных сигналов дополнительных выходов задающего генератора 1, множение сигналов поступающих на перемножители 14 и 15, в которых происходит перемножение этих сигналов с опорными от полосового фильтра 18, и далее суммирование на сумматоре 21. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1

GD 4 & 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ П4НТ СССР (21 ) 4309 338/24-28 (22) 10.08.87 (46) 07.09.89. Бюл . 1(33 (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского проектно-конструкторского и технологического института источников тока Научнопроизводственного объединения "Квант" с опытным производством (72) И.А. Пашанин и В.И. Косюк (53) 531.7(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

В 1293496, кл . 0 01 H 9/00, 1987. (54) ИЗМЕРИТЕЛЪ ВИБРОПЕРЕИЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение информативности за счет измерения также и фазового сдвига между сигналом задающего генератора и сигналом, соответствующим колебаниям платформы вибропреобраэователя. Синусоидальный сигнал с выхода задающего генератора

1 поступает на вибропреобразователь

3, подвижная платформа которого совершает колебания по закону A=A,sin (Q t-(p), где А — амплитуда колебаний платформы; Q — частота колебаний платформы; д — угол фазового сдвига между колебанием платформы и сигналом

Э задающего генератора 1. Колебания платформы преобразуются в электрические преобразователем 10 перемещений.

На вибропреобраэователе закреплено подвижное зеркало интерферометра 4

Майкельсона, с помощью которого осуществляется измерение амплитуды колебаний платформы вибропреобразователя 3. Измерение фазового сдвига осуществляется путем перенесения его на опорную частоту Q. формируемую полосовым фильтром 18, при этом осуществляются операции выборки сигналов, поступающих в элементы 12 и 13 выборки-хранения с вьжода преобразователя 10 перемещений и квадратурных сигналов дополнительных выходов задающего генератора I, множение сигналов поступающих на перемножители 14 и 15, в которых происходит перемножение этих сигналов с опорными от полосового фильтра 18, и далее суммирование на сумматоре 21. l ил.

1506273

11 за ) <)е тс it!<ñ QT»o c li Гс! <т к к oHTpo Ibtlo измерительной технике и может быть использовано для калибровки нибропреобразователей .

Цет<ью изобретения является повышение !<Н(1)ор<<ат<<н<<ости за счет измерения также и флзонаго сдвига ме><еду сиг-. налом злдающего генератора и сигналом, соответствующим колебаниям пллтформь! 10 вибра! »сабрлзонателя.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

У с тр а и с т н О с Од е p >KH т 3 л Jl л ющии 1 е нератор 1 (СГ 1) с од<<и

0 » дВумя дОпОлниTельными ВátxОдлми 0 и "90 ", усилитель 2, вход которого соединс il с основным ныход<)м ЗГ 1, IllIopoI! ><1<»p. «О»атель 3, нхс>!1 I o T:);)Оro с<>е>1;<>>е.l с <зыходам yet tsltiòñëÿ 2, Zp интеферометр 4 Мл!<кельсона, подгижное зеркало которого(не !tnt<,t a»o) закреп<<ено нл нибропрсобрл.зователе 3, послегонлтельно соедш<еtti!I ip приемник

5, оптически связанный с ныхадом ин- 25 терферо <е Tps 4, формирователь 6 пря— моугопь»! <х импульсов (<МИ1 6), первый коммутатор 7. ключ 8 и счетчик 9, преобрлз в<<тель 10 переме<<ени<<, со— еДинсн<р,lçoâëòåë>t 10 HPðå! IPI!Iåний, пс рный и второй злеме»ты 12 и

13 ныб<)рк:I —:;p;I»et;!is! (первый ЭВХ 12 и второ» ЭВХ 1З), входы котс рык соединены соответственно с дополнительнымн выходлми "0 " и "90 " ЗГ 1, а управля! щ<<; EõF>ät>i саединеttál с выходом первого Фарии<рона геля 1 1, первый второй умножители 14 и 15, управляющие входы которых соединены, соотнетстне»но с выходами первого ЭВХ 12 и

ЭВХ 13, последовательно соединенные кварц вый генератор 16, первый дели4э тель 17 частоты, полосоной фильтр 18, фазасднзсоммутлторл 7, опорные нходь:

50 первого и второго умножителей 14 и

15 соединен<:! сос тнетственно с выходом Фазосдниглтеля 19 и выходoM фильт. ра 18, пас.<едонательно саед!и!< нные сум<<лтср 21, входы катар<>го со<:динень!

)5

cooTíåòñòI<åHHo с ньгходлм < первого и нта.. Ог: умз<ожителе

< где U, —:<>IIIHIIòóä:) сигнала ЗГ 1, чае татл сиг»ллл ЗГ 1, постуil(зет с выхода 3," 1 Н<1 усилитель

2 и »л таймер 25. Усиленный сигнал с усилителя 2 !<осту»лет нл вибропреобрлзонлтель 3, подвижная платформа ко прпгп сонершлет к<)1!Облния. де

1 о амплитуда колебаний платФОРМЫ, МКМ; ч(>стотл колебаний платформь!

) угол фазового сдвига между колебанием платФормы и сигналом ЗГ ).

Запуск таймера 25 осуществляется

1<мнульса<< с нычислитепьного блока 28.

T.Il<ìåð 25 формируе" прямоугольный импульс длительностью, равной длительнос1и периода колебаний платформы вибрапреоб)разовлтеля 3, который заступает нл первый вход второго коммутатора 26. Сигналы с приемника поступают на ФП11 6, где формируются н прямоугольные импульсы, соответствующие максимумам фототока и далее поступают на первый вход первого коммутатора 7. По сигналу "лог.1" с нычислительнога блока 28 первый коммутатор 7 пропускает прямоугольные торо<() соеди)!ен с выходом второго формирователя 20, à R-вход соединен с выходом второго делителя 23, последовательно саединен<<ые таймер 25, первый вход которого соединен с основным выходом ЗГ 1, второй коммутатор 26 и триггер 27 разрешения считывания, выход второго коммутатора 26 соединен также с управляющим входом ключа 8, а второй вход — с ных<,дом D-триггера

24, и вычислительный блок 28, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом счетчика 9 и выходом триггера 27 разрешения считывания, первый выход соединен с вторым входом т;<Ймерл 25, второй выход с с>единен с нтo(ыми 1)ходами счетчика 9 и триггерл 2 рл зpe<<зе<<ия считывания, л тpF THII BI.»«,! . с ед»itpH с управляющими вход<)ми с>е!)Вз< е 7 з! Второго 26 ком v, татаров.

Измеритель нибрс»еремещений работает с)<еду><>зим с бразом.

Сиг»лл вида

273 (!О) А =NQ/8 (3) 25

30 (4) U = U sin(t -cP), U — U sane)t

U — U cosQ t (5) (6) (12) 5 1506 импульсы с ФПИ 6 на вход ключа 8, а нторой коммутатор 26 пропускает сигнал с таймера 25, который открывает ключ 8 на время действия импульса, равное длительности периода колеба5 ний платформы вибропреобраэователя 3.

Счетчик 9 подсчитывает количество импульсов. Импульс с таймера 25, проходя через второй коммутатор 26, задним 10 фронтом устанавливает триггер 27 разрешения считывания в "лог.l" и сигнал разрешения поступает на вычислительный блок 28, который считывает информацию со счетчика 9. 15

В вычислительном блоке 28 количество импульсов, подсчитанное за один период, умножается на число Я/8, и на индикаторе вычислительного блока

28 индицируется амплитуда А колебаний 20 (н мкм) где N — количество импульсов — длина волны интерферометра 4, мкм.

Преобразователь 10 перемещений, соединенный с подвижной платформой виброгреобразователя 3, преобразует механические колебания в электрический сигнал вида: где Q — частота колебаний платформы, Ц вЂ” угол фазового сдвига между

35 колебаниями платформы и сигналом ЗГ 1.

Преобразователь 10 перемещений имеет малую инерционность и практически не вносит дополнительного фазово- 4р го сдвига. В качестве преобразователя перемещений использован, например, механотрон.

Квадратурные сигналы с дополнительных выходов 31 1 поступают на первые входы соответственно ЭВХ 12 и 13. При переходе сиг. 5Р нала U (формула 4 ) через нуль в

ЭВХ l2 и 13 происходит выборка сигнала. Сигналы вида ного и второго умножителей 14 и 15.

Кварцевый генератор 16 вырабатывает напряжение, поступающее на вход первого делителя 17 и на второй вход первого коммутатора 7. Фильтр 18 формирует гармонический сигнал с частотой f меньшей частоты F кварцевого генератора 16 н 3,6 10 раз. С выхода фильтра 18 напряжение вида

III

U7 U, sanest (9) где = 2nf, подается иа опорный вход второго умножителя 15 и на вход фаэосдвигатео ля 19 (на 90 ) с выхода которого сигнал вида

U8 = Uî cosS2t подается на опорный вход первого умножителя 14. В сумматоре 21 сигналы с выходов первого и второго умножителей 14 и 15 суммируются, и напряжение на его выходе имеет вид

Н Iff

U = KU U соя(ЯС вЂ” (p ) (11 )

Таким образом, измеряемый фазовый сдвиг перенесен на опорную частоту

Q, формируемую фильтром 18. Второй и третий формирователи 20 и 22 формируют из сигналов 11 и U< (формулы (1 Î) и (11)) управляющие импульсы, сигнал с третьего формирователя 22 поступает на вход BTopoFQ делителя 23, который делит частоту импульсов на два.

Импульсы с выхода второго формирователя 20 положительным перепадом опрокидывают D-триггер 24, если на

его R-вход с выхода второго делителя поступает сигнал лог.l". Это происходитпри условии перехода через, ноль напряжения с выхода второго формирователя 20. Импульс с выхода второго делителя 23 отрицательным перепадом устанавливает D-триггер 24 в нулевое состояние. Время, в течение которого на выходе D-триггера 24 присутствует сигнал "лог.l, определяется как

U U "п (7)

U = U, cos tg. (8) с выходов ЭВХ !2 и !3 поступают на управляющие входы соответственно перИмпульс с выхода D-триггера 24 поступае-, на второй вход второго коммутатора 26,Под воэдейстнием управляющего сигнала "лог.О" с вычислительного блока 28 первый коммутатор 7 про1506 273 пускает 151п>у Ihc! I часто гой Г с кварцевого генератора 16 на вход ключа 8, а второй коммутатор 26 пропускает сигнал временных ворот Ь t с выхода

D-триггера 24, который открывает ключ

8 на в"ремя Ь t.

Счетчик 9 за время g t подсчитывает количество импульсов с

N 5t "à = — Г

Q. (13) Если коэффициент деления первого!

> делителя 7 К = = 3,6 10, то г1

<>- 2.

Ц 10, и при n=2 получаем

,! 4) 11.и! .>i>< с Вихсда D-триггера 24, проходя через второй коммутатор 26, по20 ступает на вход триггера 27 разрешения считывания и своим задним фрОHT<)il устав<>вливает его в лог, 1, и сигнал

>I »

Форм yлаизобретени я

Измеритель вибрпперемещений, содержащий последовательно coeIIII!ICHffhie задающ3(й генератор, усилитель и Вибропреобразователь, интерферометр

Ма)(келг сона, подвижное зеркало, которое закреплено на вибропреобразователе, приемник, оптически связанный с Вь>ходом интерферометра 1"1айкельсона, формирователь прямоугальраэpешeния поступает на вь>числительный блок 2 8, КО Top6III сч>11 ьlв с>е T If H(j)<)p мацию со счетчика 9, а на «»IIèêpe в1>числите)!ыгого блока 28 нндицируетcH

3!>ачение угла фазового сдвига между сигнап .1 ЗГ 1 If колебаниями >тлатф >рмг>

30 вибропрсобр.!эователя 3.

ПереГ>,,!ача>1ом измерения I IIIH!I гуды

КОЛЕ()3!flf>< If УГП;i фаЗОВОГО =ДВИГа, >сМ— пульсо>1 с второго вь(хода вьгчиспительцого бпока 28 производится сброс счс>— чика 9 и триггера 27 разрешения считывания в ис .Iîäifîe состояние.

Таки l образом, по сравне!(ию с из-вес rH»»I предлагаемый иэмери ге)>ь виброперемещения производит помимо измерения амплитуды механических колебаний подвижнои платформы вибропреоб1)азователя 3 измерения угла фаэового сдвига между сигналом задающего

ГЕНЕРатОРа 1 И СИГНаЛОМ, СООТВЕтсзВующим колебаниям платформы ви(р«- 4 преобразователя 3. ных им>1уг>ьсон, вход кс торого соединен с выходом приемника интерферометра, таймер, 1>ервьг>» вход которого соединен с выходом задающего генератора, ключ, счстчик, первый вход которого соединен с выходом кп>оча, триггер разрешения считывания и вычислительный блок, первый и второй входы которого соедин >1!1 соотве)ветственно с выходом счетчика и Выходом триггера разрешения считывания, а первый выход сосдинен с в горим входом таймера, и второй выход — с гзторыми вхоД<3МИ <.ЧЕТЧИКа И rP»!! ePa РаЗРЕШЕНИЯ считывания, отличающийся теM что, с цс лью повьш;ения информа(1< 3 ii. 11 3 !!e1) с Вl! 5! Танжс и (1)«1. 3L P,<> ГО (I13! i г 3 11 "жд i (1(I H с3 IcJM 3 а даюшег О г ifep,i > <>i,! и с>п налом, соо Ветст>>у!"!jill! .(лс ()((I>!>3>ill ппатформы вибропреог ра:el!(.f>!effHй, соеди—

НеН>; ям с под„>г:.н<)lf 11>Iaтформ )й, вибро- !

>рс обр >.«О1)а r(Iя, 1! pf3> 1> . 1:Ор.<ир<ЗВсО Т(i f)() I С ОЕДИI! ЕН С ВЫХОДОМ

1 р с. Об г) с! 3 Оi< I<тс i < я 1!< p е!! е> >с. Hlf!! ДВуия

3 1(:.1> . . >>!ff II 1< С Pi!1(.НИ >1 ВХОДЫ к<> Орь!л-. со< пi !!e!!!i <>Отгет с гне (но с

ВЬ -<,->Д;1,>И "a 1,,.3!<>1!, . 1.с> I ЕНЕ

Г с > О>)а, а;ПРО>«:.:>III>3< .3. >,";i ",ÅÄ:IHe»>,:

С >«Х> Д )Ii !>«Р «> С j>i>PIllfP >ваТС Г(Я, Двс>м?1 уиножи I i >15>?!11, !!) аг>ггя>;>щие входы

, )т<)рых соеди» с >!1,! . -:! хс дам;(c<3uтветст>3унщ><х .. >Смен то>> г>ь>б» 3I СЛСДО;„>т ЛЫ С> Сс) =Д11!1ЕН>16>М

1, В,IP! > Вl!If I (! ЕР<1 ГС>РОМ I i(PP )1! 1 .с< .! >I!"

:<.л(.-м чзс.>oты, пслосовым фильтром, фаэос дни! атсг>е я li вторим формироватс—

>!ем, 31>орние Входы первого и второго у!(ножнтеле>! соединены соответственно с г>ыходом фазосдВигателя и Выходом

Пс)ЛОСОВОГО ф>1ЛЬтРа, ПОСЛЕДОВатЕЛЬНО соедин:вными сумматором, входы котог)<)I Р с )еди!!(.1(ы с .лОТ>3стствснпО с Выхо дами !>с pB ) T 3 и втор огс умножителей, третьим формирователем и вторым дел.те,м част<>ты, D-триггером, счетный вх<>д кото! ого соединен с выходом

Вт >рог(формирователя, а К-вход — с

Выходом в тор О го делителя частоты, ;гс >)>!1!и и в.i Орым коммутаторами, пер— вы» входы которых сосдинены соответственно с Выходом формирователя прямоугольных н!п>ульсов и выходом таймера, вт<>рые Входы- с выходом кварцевого генератора и выходом D-триггера, а управляющие входы — с третьим выходом

Вычислителы>ого блока, в-<<3 управления

1506273 коммутатора, а выход первого коммутатора соединен с входом ключа.

Составитель О. Смирнов

Техред А.Кравчук Корректор О. Ципле

Редактор В. Бугренкова

Заказ 54)8/42

Тираж 683

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ключа и вход триггера разрешения считывания соединены с выходом второго открытиям при ГКНТ СССР д. 4/5