Способ определения амплитуды механических колебаний объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1325305 А 1 19) 01 Н 11 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :.К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению параметров механических колебаний объекта. С целью повышения точности измерения последовательно поворачивают виброискатель 2 с измерительным электродом 3 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Устанавливают виброискатель 2 в направлении, в котором с помощью Фурье-преобразования изменения квадрата резонансной частоты в контуре, состоящем из динамического конденсатора, образованного электродом 3 и объектом 1, и катушки индуктивности 4, определенный модуль Фурье коэффициента (МФК), соответствующий частоте колебаний измерительного электрода 3, приобретает максимальное значение. Амплитуду колебаний объекта 1 определяют с учетом отношения МФК, соответствующего частоте колебаний объекта 1, и МФК, соответствующего частоте колебаний измерительного электрода 2, в последнем направлении. 1 ил.Изобретение относится и измерительой т,.хникс. з именно к измерению параметров механических колебаний объекта.Цель изобретенияповышение точности за счет одновременного определения модуля коэффициента Фурье в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и нахождения направления измерительного электрода, в котором направление колебаний измерительного электрода является перпендикулярным к поверхности об.ьекта.На чертеже изображена блок-схема устройства, реализуюгцего способ определения амплитуды механических колебаний.Устройство содержит расположенный вблизи объекта 1 измерения виброискатель 2 с измерительным электродом 3, катушку 4 индуктивности, цепь 5 обратной связи, усилитель (, двухкоординатный сканирующий механизм 7, блок 8 управления, частотомер 9 и вычислительный блок 10.Способ осуществляют следук)гцим обра.зом.К поверхности объекта 1 приближают виброискатель 2 с измерительным электродом 3 так, чтобы между измерительным электродом 3 и поверхностью объектаобразовался конденсатор.В резонансном контуре, содержащем конденсатор и катушку 4 индуктивности, возбуждают резонансные электрические колебания в диапазоне частот от единиц до сотен мегагерц с помощью усилителя б, охваченного положительной обратной связью через цепь 5 обратной связи.Измерительный электрод 3, закреггленггый на конце виброискателя 2, приводят в колебания с частотой, отличной от частоты колебаний обьектаи заданной амплитундои ло зз 1Резонансная частота электрических колебаний в контуре изменяется по закону, опоределяемому изменением расстояния Г между обкладками динамического конденсатора, одной обкладкой которого является измерительный электрод 3, другой - поверхность обьекта 1.С помощью двухкоординатного сканирующего механизма 7, вход которого подключен к выходу блока 8 управления, последовательно поворачивают виброискатель 2 с измерительным электродом 3 в произвольно выбранной плоскости, изменяя таким образом направление механических колебаний из.мерительного электрода 3. В каждом направлении виброискателя 2 частотомером 9, подключенным к выходу усилителя 6, измеряют х мгновенных значений резонансной частоты (п = 1М) электрических колебаний в контуре (каждое мгновенное значение резонансной частоты Ч измеряют через интервал времени А 1). Х измеренных значений помещают в память вычислительного блока 10, вход которого соединен с выходом частотомера 9. В вьчислительном бло ке 10 определяют модуль Фурье-коэффициента, соответствующего частоте механических колебаний измерительного электрода 3 по формуле5 Г (+, -пк. 20М Фиксируют направление виброискателя 2,в котором модуль коэффициента Фурье, соответствующего частоте механических колебаний измерительного электрода 3, имеет максимальное значение. С помощью двухкоор динатного сканирующего механизма 7 последовательно поворачивают виброискатель 2 в следующей плоскости, перпендикулярной первой плоскости и проходящей через последнее фиксированное направление виброискателя 2. При этом с помощью описанных 45 операций определяют направление виброискателя 2, в котором модуль коэффициента Фурье, соответствуюгцего частоте механических колебаний измерительного электрода 3, имеет максимальное значение 50 1 ( к 1 )( = 1 Лу ( ().лс. В этом направлении по Х измеренным зна. чениям резонансной частоты электрических колебаний хпо формуле (1) определяют также и модуль коэффициента Фурье, соответствуюгцего частоте механических колеоаний объекта 1Л(Ь), где Ь -- некоторое число, соответствукнцее частоте меха 0где Лъ (х) - модуль коэффициента Фурье,соответствующего параметру- целое положительное число,изменяющееся от 1 до М;15 п - измеренное значение резонансной частоты электрических колебаний;М - число измеренных значенийрезонансной частоты электрических колебаний для данного направления виброискателя 2, интервал времени между двумя измерениями частотыОпределяют значения Ах (с)1 для К = 1,2 М. При механических колебания.; измерительного электрода 3 с частотой, отличной от частоты механических колебаний об ьекта, некоторое число 1 = )ь соот.ветствует частоте механических колебаний измерительного электрода.Из множества значений (Лъ(х)( с = 1, З 0 2 М ) выбирают значение Лх "х) ), которое является искомым модулем коэффицггента Фурье, соответствующего частоте механических колебаний измерительного электрода 3.13253015 Составитель О. НесоваРедактор Л. Воровин Техред И. Верее Корректор А. Зимокосов3 а каз 3041/36 Тираж 499 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Чоскпа, Ж - 35, Раушская наб., д. 4;5Производственно-полиграфниес,ое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3нических колебаний объекта 1. С учетомзаданной амплитуды механических колебаний измерительного электрода ЗХ;д и определенных значений Л(1 с) "и Лг(1 Днаходят амплитуду механических колебанийобъекта 1Л 1Хооп - Хн ыз 1 (1 )1 (3)где Х. г - амплитуда механических колебаний объекта 1;Хд - заданная амплитуда колебаний измерительного электрода 3;1 Л(к 1) - - максимальное значение модуля коэффициента Фурье, соответствующего частоте механических колебаний измерительного электрода 3;1 Л(12)1 - модуль коэффициента Фурье,соответствующего частоте механических колебаний объекта 1,Формула изобретения Способ определения амплитуды механических колебаний объекта, заключающийся в том, что измеряют параметры электрических колебаний в цепи с динамическим конденсатором, одной пластиной которому служит поверхность объекта, а другой - измерительный электрод, приводят измерительный электрод в колебания с заданной амплитудой и с частотой, отличной от частоты колебаний объекта, амплитуду механических колебаний объекта определяют по измеренным параметрам электрических колебаний с учетом заданной амплитуды колебаний измерительного электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, формируют резонансный контур из динамического конденсатора и катушки индуктивности, возбуждают резонансные коле 5 10 15 20 25 30 35 бания электрического сигнала в конту 1 з частотой, превышающей частоты механических колебаний объекта и измерительного электрода, последовательно изменяют направление механических колебаний измерительного электрода в двух плоскостях, в каждом направлении механических колебаний измерительного электрода измеряют моментные значения частоты резонансных электрических колебаний в контуре, которые возводят в квадрат, с помощью Фурье-преобразования квадратов резонансной частоты электрических колебаний определяют модуль Фурье-коэффициента, соответствующего частоте механических колебаний измерительного электрода, сначала направление механических колебаний измерительного электрода изменяют в произвольно выбранной плоскости, фиксируют направление механических колебаний измерительного электрода, в котором модуль упомянутого Фурье-коэффициента имеет максимальное значение, затем в другой плоскости, перпендикулярной первой плоскости и проходящей через фиксированное направление механических колебаний измерительного электрода, опять фиксируют направление механических колебаний измерительного электрода, в котором модуль Фурье-коэффициента, соответствующего частоте механических колебаний измерительного электрода, имеет максимальное значение, в последнем направлении механических колебаний измерительного электрода с помощью Фурье-преобразования квадратов резонансной частоты электрических колебаний определяют также и модуль Фурье-коэф. фициента, соответствующего частоте механических колебаний объекта, по отношению второго модуля Фурье-коэффициента к первому с учетом заданной амплитуды колебаний измерительного электрода определяют амплитуду колебаний объекта.