Способ измерения вибраций

)5 6 01 Н 9700 С В ИДЕТЕЛ ЪСТВУ АВТОРС е,ной форму й,2) и (1),видно, что ормуле (1) стал измерения. Эт оба. Кроме того деления ч нужн стоту Ь, так ка жение (1),Л 2 го Ичф,к предлагаемому ния амплитуды хо объекта по доплеэлектромагнитной волны. Если вибраая, тогда виброскоону: излучаемой я скорость р нвя Форму которая выв где 1 о - частот чф- фазов волны в среде Однако то сдви Га частотыволны сп рост анения расчета иэ извеа для одится ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Каунасский политехнический институт (72) А.В, Мозурас и К.М. Рагульскис (56) Викторов В,А, Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. - М.: Наука, 1978, с.75.Приборы и системы для измерения вибраций, шума и удара. Справочник под ред, Клюева В.В. - М.: Машиностроени 1978, кн.1, с,177,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров механических колебаний с помощью электромагнитных волн.Известен способ измерения параметров движения с помощью излучаемой и отраженной электромагнитных волн, определяющий скорость движения объекта по доплеровскому сдвигу частоты. При этом считается, что доплеровский сдвиг частоты Л т пропорционален скорости ч движения объекта,измерения параметров механических колебаний с помощью электромагнитных волн, Цель изобретения - повышение точности путем учета нелинейности возникающей при частотной модуляции электромагнитной волны при отражении. При реализации способа распространяют электромагнитную волну в напоавлении вибрирующего объекта, принимают отраженную волну, дифференцируют по времени сдвиг частоты, по характерным интервалам времени, измеренным между экстремальными значениями продифференцированного сигнала с учетом выведенных рабочих соотношений, судят об амплитуде механических колебаний. 1 ил,и Н = О, является следуюСравнивая формулы (2) при расчете скорости ч по ф киваются с погрешностью является недостатком спас в данном способе, для опре дополнительно измерять ча она входит в рабочее выра Наиболее близким является способ .измере механических колебанйй ровскому сдвигу частоты падающей и отраженной ция объекта гармоническ рость изменяется по эакч сохо сов(ж), (3) где А-сщ (лп(Ьи чф- фаэовая ск волйы в среде. Приведем выво Пусть виброско ся по закону (3). По ражение (2), п доплеровского сдв ни с. Полученный/Ь 1- 1)/2;орость распространения д формулы (4),рость объекта изменяетдставляем ч из (3) в выолучем зависимость ига частоты Ьот време- Ьдифференцируем по где в- циклическая частота колебаний объекта;с - время.Однако и в этом способе закон зависимости Ьот ч считают линейным, т,е. в качестве расчетной формулы для определения хо принимают формулу(1), и сталкиваются с систематической погрешностью измерения, Недостатком также является то, что нужно дополнительно измерять опорную частоту Ьо, входящую в раСчетную формулу.(1).Целью изобретения является повышение точности путем учетанелинейностей.Сущность изобретения заключается в том, что при дифференцировании по времени доплеровского сдвига частоты, измерении хара;терных интервалов времени и определении хо по формуле (4) представляется возможность повысить точность из-за учета нелинейностей основной зависимости эффекта, Доплера (2).На чертеже представлен характерный ход информативного сигнала, полученного путем дифференцирования по времени доплеровского сдвига частоты (2) при изменении виброскорости по закону (3).Способ осуществляют следующим образом.Распространяют электромагнитнуюволну в найравлении вибрирующего объекта (так, чтобы волновой вектор был колинеарен вектору виброскорости), Принимают отраженную от объекта волну. Информативный сигнал получают путем дифференциро вания по времени доплеровского сдвигачастоты. Условно принимают второй экстре. мум излюбой пары ближнихсоседнихэкстремумов информативного сигнала за первый.Измеряют интервал времени Й 1 между первым и-тым экстремумами (и - четное число, и 2) и интервал времени Ь 1 между первым и(п+1)-м экстремумами последнегосигнала, а амплитуду колебаний определяют по формуле: времени с и получаем зависимость информативного сигнала от времени т. Для нахожденияя условия экстремума информативногосдвига еще раз дифференцируем предыду 5 щую зависимость по времени. Приравниваемв результате этого полученное выражение нулю и получаем соотношение, связывающееискомую амплитуду механических колебаний хо с фазой максимума информативного10 сигнала (в 1)пахУчитывая соотношения,связывающие фазу максимума информативного сигнала (а т)пах с характерными интервалами времени Ьо и Ь 1, из предыдущегосоотношения выражем хо и получаем рас 15 четную формулу способа (4).В способе предусмотрена возможностьпо большим интервалам времени (в смыслетого, что информация может быть полученане только по одному, но и по любому числу20 периодов информативного сигнала), что также повышает точность измерений.Для реализацииспособа использовалисьрадиоволны в СВЧ-диапазоне( Х = 6 см). Дляреализации способа может быть применена.25 классическая схема реализации, ГенераторСВЧ, в качестве которого применена лампаобратной волны типа С 094, с помощью передающей антенны облучал гармоническивибрирующий объект. Отраженный сигнал,30 воспринятый приемной антенной, поступална смеситель, построенный на основе германическогодиска Д 403 В. На этот же смеситель поступал сигнал от СВЧ-генератора,С выхода смесителя частота результирую 35 щего электрического сигнала, равная доплеровскому сдвигу частоты Ь, измерялась спомощью цифрового частотомера, подключенного к вычислительному блоку, построенному на базе "Электроника". Операции40 дифференцирования и измерения характерных интервалов времени Ь т 1 и Ь т проводились программным образом. Примененный. радиоволновой измеритель позволяет в широком диапазоне до 10 км/с измерять виб 45 роскорости,Предлагаемый способ имеет следующие преимущества:Для определения хо не надо дополнительно измерять опорную частоту 10, что50 видно из рабочей формулы (4),В предлагаемом способе учтены нелинейности (исключены систематические погрешности прототипа), так как рабочаяформула (4) выведена иэ (2) с учетом всех55 нелинейностей (без приближенных допущений), что повышает точность в среднем 3,8раза,Расширен динамический диапазон измерений, так как в предлагаемом способе1753296 Составитель А.МозураТехред М,Моргентал р П.Гереш Ко Редакто ова Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 каз 2760 ВНИИПИ КНТ ССС изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 соотношения точные, в то время как в прототипе из-за принятого допущения линейности ограничивают динамический диапазон измерений, чтобы не возрастали систематические ошибки, 5По сравнению с другими известными техническими решениями, например, с помощью пьезоэлектрических датчиков, предлагаемый способ имеет преимущества, связанные с возможностью значительного 10 отдаления измерителя от объекта (до десятков километров), а также с возможностью измерения высокого уровня вибраций, при котором контактные пьезопреобразователи обычно разрушаются. 15Формул а изобретен ияСпособ измерения вибраций, заключающийся в том, что на контролируемый объект направляют электромагнитную волну, регистрируют отраженную электромагнит ную волну, детектируют зарегистрированный сигнал и по параметрам прадетектированного электрического сигнала судят о параметрах колебаний объекта, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности путем учета нелинейности, возникающей при частотной модуляции электромагнитной волны при отражении, дифференцируют по времени продетектированный электрический сигнал, определяют временной интервал Ьи между любыми из экстремумов полученного сигнала, который принимают за первый, и и-м экстремумом этого сигнала, где и = 2 К при М -1,2,3 измеряют временной интервал Ь с между первым и п+1)-м экстремумами, а амплитуду определяют по формулей (-1+ бда+З 3лп(%7 Ж Ц 7 Ц2(2+Я где А = стц Г л и (Ь т 1 И 1 - 1)/2);чф - фазовая скорость распространения волны в среде,