Способ определения форм колебаний поверхности и устройство для его осуществления

Заявлены способ и устройство для определения форм колебаний поверхности. Устройство для определения форм колебаний поверхности содержит источник света, исследуемую поверхность с индикатором, регистратор, источник колебаний. Также устройство имеет матрицу фотоприемников, матрицу электронных ключей, аналого-цифровой преобразователь, блок управления ключами, причем отраженный от исследуемой поверхности пучок света оптически связан с матрицей фотоприемников, выходы которой последовательно через первые входы матрицы электронных ключей, аналого-цифровой преобразователь соединены со входом регистратора, а выходы блока управления соединены со вторыми входами матрицы электронных ключей, при этом источник колебаний имеет кинематическую связь с исследуемой поверхностью. Технический результат - расширение области применения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к измерению механических колебаний с использованием средств, чувствительных к излучению, и может быть использовано при контроле форм колебаний вибрирующих объектов.

Известен способ определения форм колебаний изделий, заключающийся в освещении пучком света исследуемой поверхности и определении формы колебаний с использованием жидкого индикатора, который наносят на всю исследуемую поверхность, регистрируют интенсивность отраженного от него пучка света, а определение формы колебаний осуществляют по распределению интенсивности в отраженном пучке [1].

Недостатком данного способа является невозможность определения формы колебаний поверхности при воздействии кратковременного волнового импульса, например ударной волны, а также невозможность определения формы колебаний негоризонтальных поверхностей.

Наиболее близким к изобретению является способ определения форм-колебаний поверхности, заключающийся в освещении пучком света исследуемой поверхности, на которую нанесен индикатор в виде тонкого диффузно отражающего слоя, регистрации интенсивности отраженного от него пучка света и определении формы колебаний по распределению интенсивности в отраженном пучке, при этом отраженный пучок света принимают дискретно по длине поверхности несколькими фотоприемниками с узким полем зрения, фиксируют значения величин сигналов с каждого приемника до возбуждения колебаний и в момент колебаний и воспроизводят форму колебаний по величинам сигналов в момент колебаний относительно значений сигналов до колебаний поверхности [2].

Наиболее близким к изобретению является устройство, которое содержит источник света, исследуемую поверхность, на которую нанесен индикатор в виде диффузно отражающего слоя, линейку фотоприемников, регистратор, источник колебаний, причем отраженный от исследуемой поверхности пучок света оптически связан по всей длине с линейкой фотоприемников, выходы фотоприемников являются входами регистратора [2].

Недостатком данных способа и устройства является невозможность определения форм колебаний заданной поверхности в двух плоскостях.

Технической задачей изобретения является - расширение области применения.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе определения форм колебаний поверхности, заключающемся в освещении пучком света исследуемой поверхности, на которую нанесен индикатор, в виде тонкого диффузно отражающего слоя, регистрации интенсивности отраженного от него пучка света и определении формы колебаний по распределению интенсивности в отраженном пучке, отраженный пучок света принимают дискретно по заданной поверхности матрицей фотоприемников с узким полем зрения, фиксируют значения величин сигналов с каждого элемента матрицы фотоприемника до возбуждения колебаний и в момент колебаний и воспроизводят форму колебаний в двух плоскостях поверхности, при этом определение форм колебаний заданной поверхности исследования осуществляют за счет комбинации матрицы электронных ключей.

Заявляемый способ реализуется в устройстве, которое содержит источник света, исследуемую поверхность с нанесенным на ней индикатором в виде тонкого диффузно отражающего слоя, регистратор, источник колебаний, и дополнительно имеет матрицу фотоприемников, матрицу электронных ключей, аналого-цифровой преобразователь, блок управления ключами, причем отраженный от исследуемой поверхности пучок света оптически связан с матрицей фотоприемников, выход которой последовательно через первые входы матрицы электронных ключей и аналого-цифровой преобразователь соединены с входами регистратора, выходы блока управления соединены со вторыми входами матрицы электронных ключей, источник колебаний имеет кинематическую связь с исследуемой поверхностью.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по способу, является следующая совокупность действий:

1. Отраженный пучок света принимают дискретно по геометрическим размерам матрицы фотоприемников с узким полем зрения, что позволяет воспроизвести форму колебаний в двух плоскостям исследуемой поверхности.

2. Определяют формы колебаний заданной поверхности в пределах геометрических размеров матрицы фотоприемников за счет управления комбинациями включения электронных ключей.

Существенными отличительными признаками по устройству являются матрица фотоприемников, матрица электронных ключей, аналого-цифровой преобразователь, блок управления ключами.

Проведенный заявителем поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, идентичными всем существенными признакам заявляемого изобретения.

Сравнение с прототипом позволило установить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков в заявляемых способе и устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, изобретение соответствует условию "новизна".

Для определения изобретательского уровня заявляемой группы изобретений проведен дополнительный поиск известных решений для выявления в них признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемых способа и устройствам определения форм колебаний поверхности, и выявлено, что предлагаемое решение явным образом не следуют из уровня техники и соответствуют критерию "изобретательский уровень".

Использование всех новых признаков позволяет расширить область применения способа за счет возможности воспроизведения форм колебаний в двух плоскостях и управления пространственным положением исследуемой поверхности за счет включения различных комбинаций фотоприемников через электронные ключи.

На фиг.1 показана схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - диаграмма сигналов на выходе фотоприемников в двух плоскостях.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 света, равномерно освещающий исследуемую поверхность 2, на которую нанесен индикатор 3 в виде диффузноотражающего слоя, матрицу 4 фотоприемников, матрицу 5 электронных ключей, аналого-цифровой преобразователь 6, регистратор 7, блок 8 управления ключами, источник 9 колебаний, причем отраженный от исследуемой поверхности 2 пучок света оптически связан по всей площади с матрицей 4 фотоприемников, имеющих узкое поле зрения. Выходы матрицы 4 фотоприемников являются первыми входами матрицы 5 электронных ключей, вторые входы которых соединены с выходами блока 8 управления электронными ключами, выходы электронных ключей через аналого-цифровой преобразователь 6 соединены с входом регистратора 7.

В матрице 4 используются фотоприемники с узким полем зрения для того, чтобы исключить влияние соседних точек исследуемой поверхности 2.

Источником 6 колебаний может быть любой возбудитель динамических колебаний, в том числе и ударная волна.

Способ осуществляется следующим образом. На исследуемую поверхность 2 наносят индикатор 3 в виде диффузно отражающего слоя.

Поверхность 2 освещают равномерно пучком света от источника света, отраженный пучок света принимают дискретно по длине поверхности 2 матрицей 4 фотоприемников с узким полем зрения.

При воздействии источника 6 колебаний на исследуемую поверхность 2 происходит изменение форм поверхности 2, что приводит к изменению интенсивности освещения отдельных фотоприемников матрицы 4 фотоприемников. При этом при отражении от вогнутости исследуемой поверхности 2 интенсивность света возрастает, а при отражении от выпуклости уменьшается, это происходит из-за свойств вогнутой и выпуклой поверхностей.

В зависимости от управления комбинацией электронных ключей 5 определяется выбор исследуемой площади объекта и сигналы с выходов матрицы фотоприемников 4, пройдя через определенную комбинацию электронных ключей 5, аналого-цифровой преобразователь 6 фиксируются на регистраторе.

Форма колебаний исследуемой поверхности в двух плоскостях показана на фиг.2.

Использование предлагаемого изобретения позволяет расширить область применения способа за счет возможности воспроизведения формы колебаний поверхности в двух плоскостях и управления исследуемой поверхностью объекта.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР №1411591, кл.G 01 Н 9/00, 1988 г.

2. Авторское свидетельство СССР №1772633, кл. G 01 Н 9/00, 1992 г. (прототип).

1. Способ определения форм колебаний поверхности, заключающийся в освещении пучком света исследуемой поверхности, на которую нанесен индикатор в виде тонкого диффузно-отражающего слоя, регистрации интенсивности отраженного от него пучка света и определении формы колебаний по распределению интенсивности в отраженном пучке, отличающийся тем, что отраженный пучок света принимают дискретно по исследуемой поверхности матрицей фотоприемников с узким полем зрения, фиксируют значения величин сигналов с каждого элемента матрицы фотоприемника до возбуждения колебаний и в момент колебаний и воспроизводят форму колебаний поверхности, причем определяют выбор заданной площади исследуемой поверхности, которую осуществляют за счет управления срабатыванием матрицы электронных ключей, связанной с фотоприемной матрицей.

2. Устройство для определения форм колебаний поверхности, которое содержит источник света, исследуемую поверхность с индикатором, регистратор, источник колебаний, отличающееся тем, что имеет матрицу фотоприемников, матрицу электронных ключей, аналого-цифровой преобразователь, блок управления ключами, причем отраженный от исследуемой поверхности пучок света оптически связан с матрицей фотоприемников, выходы которой последовательно через первые входы матрицы электронных ключей, аналого-цифровой преобразователь соединены со входом регистратора, а выходы блока управления соединены со вторыми входами матрицы электронных ключей, при этом источник колебаний имеет кинематическую связь с исследуемой поверхностью.