Способ измерения амплитуды механических колебаний

 

5сес оювнам аатйнтна--схничосиааВ,1,712684

«ба те Б

Союз Советских

Социалистических

Росс, .знк

ИЗОБРЕТЕНИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.08.78 (21) 2653269/18-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.80. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 30.01.80 (51) М. Кл. G 01Н 3!04

Государственный комитет (53) УДК 531.76 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Ю. Ф. Застрогин и А. М. Королев

Всесоюзный заочный машиностроительный институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЪ|

МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для градуировки и поверки виброизмерительной аппаратуры.

Известен способ измерения амплитуды 5 механических колебаний, заключающийся в том, что направляют излучение на исследуемый движущийся объект, закрепленный на вибраторе, и делят на два оптических луча, отличающихся по частоте за 10 счет допплеровского частотного сдвига одного из них, получают интерференционное поле на входе фотоприемника и измеряют амплитуду путем фильтрации выходного сигнала фотоприемника на несушей часто- 15 тс (1).

Недостатком этого способа является сравнительно низкий предел измерения амплитуд и невысокая точность.

Целью изобретения является повышение точности и расширение пределов измерения.

Цель достигается тем, что излучение делят на два дополнительных луча, один из которых смешают по отношению к другому на частоту, равную частоте питания вибратора, сдвигают фазу, преобразуют в электрические сигналы, которые смешивают с электрическими сигналами преобразованных основных лучей и фильтруют их на 30 разностной частоте, а амплитуду измеряют путем определения коэффициента преобразования индекса частотной модуляции в соответствии со значением фазы между частотами сдвига лучей.

На чертеже изображена схема устройства, реализующего способ.

Способ осуществ, яется следующим образом.

Разделительные поверхности светоделительных кубиков 1 и 2 делят излучение лазера 3, прошедшее через коллиматор (на чертеже не обозначен), на четыре луча, один из которых проходит на зеркало 4, закрепленное на исследуемом движущемся объекте 5, другие два непосредственно и через четвертьвол новую пластину 6 на электрооптические кристаллы 7, 8, питаемые от генераторов 9 и 10, имеющих разные частоты, а четвертый луч — на электрооптический кристал 11. После отражения от неподвижных зеркал 12, 13 и вторичного прохождения через электрооптические кристаллы 7, 8, излучение лазера 3 приобретает частотные сдвиги и, пройдя один через четвертьволновую пластину b, а другой через светоделительный кубик 1 ичетвертьволновую пластину 14, становятся линейно поляризованными. Через поляризатор 15 проходят два луча: луч, прошедший

712684

3 через электрооптический кристалл 11, питаемый от генератора 16 через фазовращатель 17 и усилитель 18, поворотное зеркало 19, светоделительный кубик 20 на фотоприемник 21, и луч, дважды прошедший за счет отражения от зеркала 12 через электрооптический кристалл 8, четвертьволновую пластину 6, светоделительные кубики 2, 20 на фотоприемник 21.

На фотоприемник 22 также поступают два луча: один, отраженный от зеркала 4, через светоделительный кубик 1, четвертьволновую пластину 14 и поляризатор 23, другой, дважды прошедший через электрооптический кристалл 7 за счет отражения 1 от зеркала 13, через светоделительный кубик 1, четвертьволновую пластину 14 и поляризатор 23. Четвертьволновая пластина 24 осуществляет поворот плоскости поляризации излучения, предотвращая обратную связь по лучу. Электрические сигналы, получившиеся после преобразования соответствующих световых полей фотоприемниками 21, 22, поступают на фильтр 25 и смеситель 26. На вибратор 27 с генератора 16 подается электрический сигнал фиксированной частоты. Фазовращателем

17 и усилителем 18 регулируется баланс амплитуд и фаз, т. е. в этот момент фазометр 28 показывает нулевую фазу, после чего устанавливается требуемое значение фазового сдвига и включается устройство

29 автоматического баланса амплитуд.

Калибровка пиковых значений амплитуд механических колебаний основана на использовании преобразования девиации часто ы, где коэффициент преобразования зависит только от фазового сдвига.

Для калибровки в других аплитудных диапазонах, электрический сигнал пропус- 4р кается через фильтр 30. Счетчики 31, 32 регистрируют число нулей амплитуд, а устройствами ЗЗ и 34 осуществляется индикация результатов измерений.

Основными преимуществами изобретения являются относительно высокая точность, расширенный предел измерений амплитуд механических колебаний, которые можно производить в непрерывном режиме.

Формула изобретения

Способ измерения амплитуды механических колебаний, заключающийся в том, что направляют излучение на исследуемый движущийся объект, закрепленный на вибраторе, и делят на два оптических луча, отличающихся по частоте за счет допплеровского частотного сдвига одного из них, получают интерференционное поле на входе фотоприемника и измеряют амплитуду путем фильтрации выходного сигнала фотоприемника на несущей частоте, отличаю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения, излучение делят на два дополнительных луча, один из которых смещают по отношению к другому на частоту, равную частоте питания вибратора, сдвигают фазу., преобразуют в электрические сигналы, которые смешивают с электрическими сигналами преобразованных основных лучей и фильтруют их на разностной частоте, а амплитуду измеряют путем определения коэффициента преобразования индекса частотной модуляции в соответствии со значением фазы между частотами сдвига лучей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Застрогин Ю. Ф. Оптический гетеродинный метод измерения амплитуды механических колебаний, основанный на применении узкополосного фильтра. «Измерительная техника», М., 1973, Хо 6, с. 21 (прототип).

712684

Составитель В. Лопухин

Техред А. Камышникова

Редактор Т. Морозова

Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2671/9 Изд. № 121 Тираж 729 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5