Измеритель вибрации

 

Изобретение относится к виброметрии и может быть использовано в качестве измерителя вибрации. Задачей изобретения является повышение чувствительности измерения вибрации контролируемого объекта. Это достигается тем, что в измерителе вибрации, содержащем последовательно соединенные генераторы СВЧ, детектор с подключенным к нему индикатором и антенну, последнюю располагают указанным в ф-ле соотношением. 4 ил.

Изобретение относится к виброметрии и может быть использовано в качестве измерителя вибрации.

Известен измеритель вибрации [1], содержащий генератор СВЧ, двойной волноводный Т-образный мост, антенну, регулируемую нагрузку и детектор с индикатором. Работа измерителя основана на разбалансе моста, который происходит при перемещении контролируемого объекта.

Недостатками данного измерителя являются низкая чувствительность, сложность балансировки моста.

Известен также измеритель вибрации [2], содержащий трехплечий циркулятор, к одному плечу которого присоединен генератор СВЧ, другому - антенна, третьему - детектор с индикатором. Между антенной и циркулятором в волноводе расположен штырь, формирующий опорный сигнал. Работа устройства основана на сравнении опорного сигнала и сигнала, отраженного от вибрирующего объекта.

Недостаток устройства состоит в низкой чувствительности, сложной регулировке.

Известен также измеритель вибрации [3], содержащий приемно-передающую антенну, включенную в частотозадающую цепь генератора СВЧ. Работа измерителя основана на зависимости режима генерации колебаний от воздействия волн, отраженных от вибрирующего объекта.

Недостатком устройства является низкая чувствительность, обусловленная его конструкцией.

Наиболее близким к изобретению является устройство [4], содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ, детектор с подключенным к нему индикатором и антенну.

Сигнал, выделяемый на детекторе, пропорционален смещению стоячих волн в линии передачи, из чего следует низкая чувствительность измерителя.

Задачей изобретения является повышение чувствительности измерения вибрации контролируемого объекта.

Это достигается тем, что в измерителе вибрации, содержащем последовательно соединенные генератор СВЧ, детектор с подключенным к нему индикатором и антенну, последнюю располагают с учетом соотношения + = +n где l₁ - расстояние от антенны до генератора; l₂ - расстояние от антенны до контролируемого объекта; λ_в- длина волны в линии передачи; λ_o- длина волны в свободном пространстве; n = 0,1,2...

На фиг. 1 изображена блок-схема измерителя вибрации; на фиг.2 - график зависимости тока квадратичного детектора от расстояния между детектором и объектом; на фиг.3 - зависимость изменения частоты генератора от расстояния между генератором и объектом; на фиг.4 - изменение тока детектора при изменении частоты генератора.

Измеритель вибрации содержит (фиг.1) генератор 1 СВЧ, детектор 2 с подключенным к нему индикатором 3 и антенну 4, соединенные последовательно прямоугольным волноводом.

Измеритель работает следующим образом. Сигнал, генерируемый генератором, излучается антенной, отражается от контролируемого объекта и принимается той же антенной. В результате интерференции прямых и отраженных волн в линии передачи образуется стоячая волна.

Как видно из графика на фиг.2, если n < l < + n, n = 0,1,2..., то увеличение расстояния между детектором и объектом приводит к увеличению тока детектора, а уменьшение этого расстояния - к уменьшению тока детектора. Если + n < l < + n , увеличение расстояния между детектором и объектом ведет к уменьшению тока детектора, уменьшение - к увеличению тока детектора.

Смещение объекта приводит к изменению частоты генерируемого сигнала за счет затягивания частоты. Из графика на фиг.3 видно, что если h = + λn , то увеличение h ведет к увеличению частоты, уменьшение h - к уменьшению частоты. Соответственно, если h = λn, увеличение h приводит к уменьшению частоты, уменьшение h - к увеличению частоты.

Как видно из фиг.4, изменение частоты ведет к изменению тока детектора. Если n < l < + n , увеличение частоты приводит к увеличению тока детектора, если + n < l < + n , увеличение частоты приводит к уменьшению тока детектора. Соответственно уменьшение частоты приводит к обратной ситуации.

Как видно из вышеизложенного, изменение положения объекта приводит к изменению тока детектора посредством двух факторов: смещение стоячих волн, изменение частоты генератора, что также приводит к смещению стоячих волн, за счет изменения длины волны.

Таким образом, путем выбора расстояния от генератора до объекта достигается суммирование изменений тока детектора, обусловленных перечисленными выше факторами. Это расстояние выбирается из соотношения: h= + n, где n = 0,1,2....

Так как длина волны в передающей линии не всегда совпадает с длиной волны в свободном пространстве, перепишем соотношение в следующем виде: + = + n, где l₁ - расстояние между генератором и антенной; l₂ - расстояние между антенной и контролируемым объектом; λ_в- длина волны в линии передачи;
λ_o- длина волны в свободном пространстве,
n = 1,2,0....

П р и м е р. Для измерения вибрации используют генератор СВЧ с частотой колебаний 18,3 ГГц и внешней добротностью 300, в качестве детектора - диод Д608, индикатора-осциллографа С1-93, антенны - открытый конец прямоугольного волновода. В качестве передающей линии используют прямоугольный волновод сечением 11 х 5,5 мм². Измерения показали увеличение чувствительности заявляемого устройства на 70% по сравнению с прототипом (290 мкА/мм против 190 мкА/мм).

Использование данного устройства позволяет осуществлять высокоточные, прецизионные измерения параметров механических колебаний, что открывает широкие возможности для его применения в различных областях народного хозяйства.

Формула изобретения

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ, детектор с подключенным к нему индикатором и антенну, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерения вибрации контролируемого объекта, расположение антенны определено из соотношения
+ = +n,
где l₁ - расстояние от антенны до генератора;
l₂ - расстояние от антенны до контролируемого объекта;
λ_в - длина волны в линии передачи;
λ_o - длина волны в свободном пространстве;
n = 0,1,2 ... .

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4