Устройство для бесконтактного измерения скорости вибрации

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (1920395

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.07.80 (2! ) 2965368/18-28 (51)М. Кл. (01 Н 3/06//

//501 В 17/00 с присоединением заявки № (Ьвударственвмб квмитвт

СССР во даваи изобретений и вткрьпик (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.82. Бюллетень №14

Лата опубликования описания 17.04.82 (53) УД К534. . 8 (088. 8) аявитель физических проблем им. А. Н. Севченко (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ BHEPAIIHH

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения параметров вибрации, в частности скорости вибрации или перемещения объекта, в любой отрас5 ли машиностроения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для бесконтактного измерения вибрации в акустической среде, содержащее генератор опорной частоты, соединентбьтй с излучателем ультразвуковых колебаний, приемник ультразвуковых колебаний, соединенный с избирательным усилителем, и регистратор (1)

Недостатком устройства является зависимость результатов измерений от изменений состава и температуры акусти. ческой среды.

Ilem изобретения — повышение точности измерений при изменении состава и температуры акустической среды.

Цель достигается тем, что устройство для бесконтактного измерения скорости вибрации в акустической среде, содержа-, щее генератор опорной частоты, соединенный с излучателем ультразвуковых колебаний, приемник ультразвуковых колебаний, соединенный с избирательным усилителем, и регистратор, снабжено дополнительным приемником ультразвуковых колебаний, двумя умножителями частоты, фазовым детектором и блоком автоматической подстройки частоты генератора опорной частоты, двумя входами подклю-. ченным к дополнительному приемнику ультразвуковых колебаний и к Ъыходу генератора опорной частоты, а выходом— к управляющему входу генератора опорной.частоты, выходы последнего и избирательного усилителя подключены через с умножители частоты к входам фазового детектора, выход которого соединен с регистратором.

Кроме того дополнительный приемник ультразвуковых колебаний размещен на фиксированном расстоянии от излучателя и акустически взаимодействует с ним.

3 92039

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, к выходу которого подключен излучатель 2 ультразвуковых колебаний, расположенный в акустической среде 3, приемник 4 ультразвуковых колебаний, также расположенный в акустической среде 3 и подключенный к избира.тельному усилителю 5, выход которого 1э соединен с умножителем 6 частоты. Вход второго умножителя 7 частоты подключен ко второму выходу генератора 1, выходы умножителей 6 и 7 частоты подключены ко входам фазового детектора 8, И а к его выходу подключен регистратор 9. .,Устройство также содержит дополнительный приемник 10 и блок 11 автоматической подстройки частоты (АПЧ), входы которого подключены к дополнительному 20 приемнику 10 и выходу генератора 1 опорной частоты, а вйход - к управляющему входу этого генератора.

Дополнительный приемник 10 разме= щен на фикспрованиом расстоянии от ге- 25. нератора 1 н акустически взаимодействует с ним.

Устройство работает следующим образом.

36

Излучатель 2, основной и дополнительный приемники 4 и 10 размещают в акустической среде 3, в которой находится контролируемая вибрирующая поверхность

12. Генератор 1 вырабатывает непрерыв-. ный синусоидальный сигнал, который преобразуется излучателем 2 в ультразвуковой сигнал н направляется через акустическую среду 3 s сторону вибрирующей поверхности 12. Orðàùåííûé от вибрирующей поверхности 1 2 ультразвуковой сигнал

Ю приобретает допплеровский сдвиг часто. ты относительно сигнала генератора. опорной частоты. Величина сдвига зависит от мгновенной скорости вибрирующей поверхности 12 относительно системы

° излучатель 2 - приемник 4, расстояние мещду которыми фиксировано. Этот ультразвуковой сигнал преобразуется приемником 4.в электрический сигнал, затем усиливается и стабилизируется по амплитуде в избирательном усилителе 5 с автоматической регулировкой усиления к поступает на умножитель 6 частоты, частота которого на выходе в и -раз выше входной его частоты, соответ

criemo в n -раз выше и частотнофазовые сдвиги . ° С выхода умножителя 6 частоты сигнал поступа5 4 ет на первый вход фазового детектора 8.

На второй его вход поступает: сигнал с генератора 1 через умножитель .7 частоты с коэффициентом умножения частоты, также равным h . При этом на выходе фазового детектора 8 выделяется частота биений между частотами генератора 1 опорной частоты и отраженным от вибрирующей поверхности сигналом. Эта частота содержит в себе информацию о скорости. вибрации поверхности 12.

Блок 11 АПЧ перестраивает частоту генератора 1 таким образом, чтобы в промежутке между излучателем 2 и до полнительным приемником 10, расстояние между которыми фиксировано жестко, поддерживалась постоянная длина воины ультразвукового сигнала, независящая от состава и темепартуры акустической среды.

Поддержание постоянства длины волны ультразвукового сигнала в акустической среде 3 осущест:вляется следующим образом.

Часть излучаемого по направлению вибрирующей поверхности 1 2 ультразвукового сигнала поступает на дополнительный приемник 10, преобразуется в электрический сигнал, усиливается н подается на первый вход блока 11 АНЧ, на второй вход которого подается опорный сигнал с управляемого генератора 1. При наличии рассогласования по фазе сигналов, поступающих на входы блока 11, в нем вырабатывается напряжение рассогласования, по знаку и уровню которого осуществляется подстройка частоты генератора 1 до величины, соответствующей начальному сдвигу фаз.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения параметров вибрации и перемещения твердых тел в акустической среде эа счет устранения зависимости результатов измерения от физико-химических параметров этой срещя.

Ф о р му л а и э о б р е т е н и я

1. Устройствг для бесконтактного из мерения скорости вибрации в акустической среде, содержащее генератор опорной частоты, соединенный с излучателем ультразвукошах колебаний, приемник ультразвуковых колебаний, соединенный с избирательным усилителем, и регистратор, о т л н ч а ю m е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения при изме5 ..: 920395 6. ненни состава и температуры акустичес- к входам фазового детектора, выход кото» кой среды, оно снабжено допопнитеньиым рого соединен с, регистратором. приемником ультраэвкуовых коиебаний, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю »« двумя умножителями частоты, фазовым m e е с я тем, что, дополнительный придетектором и блоком автоматической под- s емник ультразвукомюх колебаний разместройки частоты генератора ойорной час щен на фиксированном расстоянии от иэлутоты, двумя входами подкщюченным 3L чателя и акустически взаимодействует с ним. доноинитепьному .приемнику ультразвуковых Источники информапии, копебаиий н к выходу генератора опор И: принятые во внимание при экспертизе частоты, а выходом - к управпщощему 36 1. Прибери и системы дня измерения входу генератора опорной частоты, выхо- вибрапни, шума и удара под ред. Ипоеды поспеднего н избирательного усилите- ва В. В., N,„Машиностроение, т. 2, дя подключены через умножитепи час эты, 1978 (прототип}. !

Ч gg

Составитель Д. Карписонов

Редактор Н. Воповик . Текред Л.Пекарь. Корректор Н. Степ

Заказ 2318/40 Тираж 805 Подписное

ВИИИПИ Госуущрственного комитета СССР по денам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/6

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4