Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений

:, ",.л 3-,ЯЩл ЯГ 1 ЕНИ Всесоюзного институтстроении ьтраэвуковойвибросмещеинского,ьство 0 , 19 ФАЗОВЫЙ содерж ные эад щий.прео раэоватИЗМЕщий юра-,ль,и СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ( 54)( 57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙпоследовательно соединещий генератор и излучаюэователь, приемный прео Фазовый детеКтор, второй вход которо. го подключен к входу излучающего преобразователя, и коммутатор, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения динамического диапазона, ,он снабжен включенной между генера" тором и излучающим преобразователем линией задержки, управляющие входы которой подключены к выходу коммутатора, подключенным к выходу Фазового детектора аналого-цифровым преобразователем, подключенным к его выходу блоком обработки информации, источником опорного напряжения.и соединенным с ним компаратором, второй вход которого подключен к выходу Фа-зового детектора, а выход - к второму входу блока обработки информации и к входу коммутатора.С.",Изобретение относится к иэмерительтндй технике и может быть использовано в любой отрасли машиностроения.Известен ультразвуковой фазовый. измеритель виброперемещений, содержащий последовательно соединенныезадающий генератор, излучающий преобразователь, приемный преобразователь и фазовый детектор, второй входкоторого подключен к выходу задающего генератора. 10Принцип работы измерителя основанна измерении разности фаз иэлученного и отраженного от исследуемогообъекта ультразвукового сигнала, повеличине которой судят о смещении. 15объекта 13.Недостатком измерителя являетсяузкий динамический диапазон измеренияиз-эа наличия нелинейных искаженийвыходного сигнала эа счет,произволь ного выбора рабочей точки излучающего и приемного преобразователей.При этом в выходном сигнале Фазового детектора появляются дополнитель.ные гармоники, обусловленные нелинейными искажениями,Наиболее блиэким к изобретениюпо технической сущности является,ультразвуковой фазовый измерительвиброперемещений, содержащий Последовательно соединенные задающий генератор и излучающий преобразователь,.приемный преобразователь и фазовыйдетектор, второй вход которого подключен ко входу излучающего преобразователя, и коммутатор. 35При измерении стационарных процессов измеритель работает в линейном,.режиме. На практике чаще всего имеют место нестационарные процессы,.при которых измеряемые высокочастотные сигналы складываются с появляющимися низкочастотными, что при, водит к изменению положения рабочейточки фазового детектора и появлениюнелинейных искажений Г 2 3.45Недостатком известного устройстваявляется узкий динамический диапазонизмеряемых виброперемещений, обусловленный нелинейными искажениямивыходного сигнала Фазового детектора,Цель изобретения - повышение чувствительности и расширение динамического диапазона.Поставленная цель достигаетсятем, что ультразвуковой фазовый измеритель. виброперемещений, содержащийпоследовательно соединенные задающийгенератор и излучающий преобразователь, приемный преобразователь и Фазовый детектор, второй вход которогоподключен к входу излучающего преобраэователя, и коммутатор, снабженвключенной между генератором и излучающим преобразователем линией задержки, управляющие входы которойподключены к выходу коммутатора,;подключенным к выходу фазового детектора аналого-цифровым преобразователем, подключенным к его выходу блоком обработки инфомации, источникомопорного напряжения и соединеннымс ним компаратором, второй вход ко-торого подключен к выходу фазовогодетектора, а выход - к второму входублока обработки информации и к входукоммутатора,На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя, на Фиг. 2диаграммы напряжения, поясняющие ра.боту измерителя.Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, линию 2 задержки с, управляемыми входами, излучающий преоб-,разователь 3, взаимодействукиций сисследуемым объектом 4, приемныйпреобразователь 5, Фазовый детектор6, второй вход которого подключен квходу излучающего преобразователя 3,аналого-циФровой преобразователь 7и блок 8 обработки информации. Выход фазового детектора б соединен.совходом компаратора 9, выход которогосоединен со входом коммутатора 10 ивторым входом блока 8 обработки,информации. другие входы компаратора9 соединены с выходом источника 11опорного напряжения. Выходы коммута"тора 10 соединены с управляющимивходами управляемой линии 2 задержки.Измеритель работает следующимобразом,Выходной сигнал задающего генератора 1 через линию 2 задержки посту-.пает на излучающий преОбразовательЭ, Первоначальная задержка сигналадолйна удовлетворять условию йо =л 1= - + - 3 где и - число дискретных -1 г тизменений фазы, равное числу управляющих входов линии 2 задержки, Л- длина ультразвуковой волны" В этом случае при смещении объекта 4 на величину дй.(С)- измерительЬ8 работает в линейном режиме, Отраженный сигнал с выхода приемного преобразователя 5 поступает на второй вход фазового детектора б, на первый вход которого поступает опорный сигнал с линии 2 задержки. Изменяющийся по амплитуде,выходной сигнал Фазового детектора б поступает на компаратор 9, на который от источника 11 опорного напряжения подаются напряжения уровней 0" и 02, соответствующие верхнему и нижнему порогам, вне которых заметно наличие нелинейных искажений, При увеличении входного сигнала фазового детектора на величину, соответствуюФсмещению объекта 4 4 Й = 3/О , закоторым начинают проявляться нели-нейные искажения, выходной сигнал02 Ц Фазового детектора б в компара-.торе 9 .достигает одного из уровнейнапряжения О "или 01)(фиг. 2). Вэтом случае .на выходе компаратора 9появляется импульс Ок, поступающийодновременно на коммутатор 10 и блоМВ обработки информации. На второмвыходе коммутатора 10 появляется уп Оравляющий сигнал, изменяющий времяФ задержки. Время ь соответствуетизменению фазы сигнала на входе фазового детектора 6 на,У/4, т.е.рабочая точка измерителя смещается 15на Л/В, .что устраняет нелинейное искажение. при уменьшении значениявходного сигнала и, следовательно,уменьшении изменения фазы до значе-:ния %/4, величина выходного сигналафазового детектора б уменьшается до:величины 02 (фиг. 2 ), что вызывает появление отрицательного импульса:на выходе компаратора 9, которыйпереключает коммутатор 10 в исходноесостояние. Линия 2 задержки. меняетФазу на РИ, но в обратном направлении. Устройство вновЬ работает влинейном режиме, Информация о перемещении объекта с фазового детектора. б через аналого-цифровой преобразователь 7 заносится в блок 8 обработки йнформации.:Ввепение в измеритель новых эле-, ментов и связей позволяет автоматически отслеживать изменение величины выходного сигнала и в соответствии .с этиМ изменять положение рабочей точки измерителя таким образом, чтобы она находилась на линейном участке характеристики, что приводит. к уменьшению нелинейных искажений, а,следовательно, к расширению динамического диапазона.