Устройство для измерения параметров механических колебаний объекта

(21) 38082 (22) 31.10 (46) 07,05 (71) Киевс ический и ой Октяб ме олите я Вел В.Л. Систения станкаопо аых м 971 КТА спыике, в изученеских рующихалов,о т готовлэоброграмм. змере ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ.86. Бюл. В 17кий ордена Ленина ин нститут им. 50-летик рьской социалистическволюции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИИМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ(57) Изобретение относится к итательной и измерительной технчастности к устройствам дляколебательных свойств механичсистем и исследования демпфисвойств конструкций и материприменяемых, например, для изния турбинных лопаток. Цель иретения - повышение точности и ров колебания и упрощение езультатов измерений путе ния параметров колебаний в ие электрические кодовые стройство содержит оптичес кую систему и регистрирующее устройство, последнее выполнено в виде снабженного приводом постоянной угло вой скорости барабана, на боковой поверхности которого нанесены винтовые полосы фотоэлемента, .которые через подвижный контакт подключены к преобразователю, который содержит блок синхронизации импульсов, реверсивный счетчик с генератором тактовых импульсов, и запоминающему устройству. Это позволит увеличить точность за счет дискретизации измеряемого параметра, исключить какие бы то ни было измерения но ходу выполнения опытов, автоматизировать эксперимент за счет непосредственного применения запоминающих устройств ЭВМ при запоминании, измерении и бработке виброграмм, произвеси обработку большого количестваИзобретение относится к испыт- тельной технике, в частности к устройствам для получения колебательных свойств механических систем и исследования демпфирующих свойств конструкций и материалов, применяемых например, для изготовления турбинных лопаток.Целью изобретения является повышение точности измерения параметров колебаний и упрощение обработки результатов измерений путем преобразования параметров колебаний в периодические электрические кодовые посылки,На фиг,1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А. на фиг.1; на фиг,З - импульсно-временные диаграммы работы узлов устройства и преобразователя (на фиг.За - закон движения колеблющейся точки; на фиг.3 3 - последовательность импульсов на выходе блока синхронизации; на фиг.З- последовательность импульсов на выходе генератора тактовых импульсов; на фиг.З г - дискретный аналог закона движения колеблющейся точки).Устройство состоит из барабана 1, на боковой поверхности которого нанесены с постоянным шагом винтовые полосы 2 фотоэлемента, барабан 1 размещен внутри светонепроницаемого кожуха 3, иа боковой поверхности которого размещены осветители 4. В кожухе 2 имеется щель 5, на которой размещены фотошторки 6. Концы каждой полосы фотоэлемента подсоединены к контактным кольцам 7 и 8, потенциал с которых снимается контактами 9 и О. Щель освещена лучом 11, созданныи источником 12 светового луча. Луч 11 попадает на барабан 1, отража ясь от зеркала 13, закрепленного на объекте 14, колебания которого измеряют. Барабан 1 расположен на подшипниках 15 и имеет привод 16 от источника постоянной угловой скорости (например, синхронного электродвигателя).Кроме того, устройство содержит блок 17 синхронизации, генератор 18 тактовых импульсов, реверсивный счетчик,19 и запоминающий блок 20 прямой и обратный входы реверсивного счетчика 19 соединены соответственно с выходом блока 17 синхронизации и первым выходом генератора 8 такто ,вых импульсов, второй выход которо о= Ец 3/21 (1)где 4 - частота следования импульсов при неподвижном луче,1 ц;Ир - угловая скорость вращениябарабана, рад/с;Е - число полос фотоэлемента наобразующей барабана.При колебании объекта 14 и эакрепленного жестко с ним зеркала 13 луч11 света будет совершать колебаниявдоль щели 5. При этбм частота следования импульсов будет переменной.Действительно, при вращении барабана осевая составляющая скоростиперемещения точек на винтовых полосах 2 фотоэлемента будет равнаЧ, = НЫ/Ы, (2)где Ч - осевая составляющая скорости, и/с;Н - шаг винтовых полос фотоэле 50 мента, м,За время Й 1 луч 11 света пересекает К полос 2 фотоэлемента, причем Кравно 35 Е дх Щ(3) го соединен с тактовым входом блока1 синхронизации, вход запоминающегоблока соединен с выходом реверсивного счетчика 19, а контакты 9 и 105 подключены к измерительным входам,блока 17 синхронизации.Устройство работает следующим об,разом,Установка размещается в затемненном помещении, Так как шаг винтовыхполос фотоэлемента выполнен меньшимвысоты барабана 1, то наличие светошторок 6 приводит к тому, что частьлиний всех винтовых полос 2 фотоэлемента оказывается затемненной, чтовызывает размыкание электрической цепи между контактами 9 и 10,При освещении щели 5 лучом 11 происходит замыкание электрической цепимежду контактами 9 и 10, причем привращении барабана 1 с постояннойугловой скоростью и неподвижном луче 11 с контактов 9 и О будут сниматься периодические импульсы, частота следования которых пропорциональна скорости вращения барабана 1 и определяется по формуле1229588 4 где К - количество полос фотоэлемента, которые пересекаются лучом 11 света за время 63дх-- линейная скорость точки, кой 5лебания которой измеряют,м/с;Б в :.передаточное отношение плечоптического рычага,Частота следования импульсов будет 10равнаК Я Е ЙхЧ м Я11 -- . ий 2 Н й15 Йх- а --о ЙС(4) 2где а Б- - постоянная устройства изНмерения механических колебаний, м ;Таким образом, частота следования импульсов Ч является линейной функцией скорости изучаемой точки ко- леблющегося тела,Опорная частота Ч прямо пропорциональна скорости вращения барабана О (1), при (дсоазс и Ч, сопв 1Тогда при а сопят, получим 20 Устройство для измерения параметров механических колебаний объекта,содержащее оптически связанные ис точник светового луча, зеркало, закрепляемое на объекте, барабан с приводом вращения, светонепроницаемыйкожух, в который помещен барабан,имеющий щель, параллельную оси вращения барабана, о т л и ч а ю щ е -е с я тем, что, с целью повышенияточности измерения параметров колебаний и упрощения. обработки резуль,татов измерения, оно снабжено блокомсинхронизации, генератором тактовыхимпульсов, реверсивным счетчиком изапоминающим блоком, прямой и обратный входы реверсивного счетчикасоединены соответственно с выходом.выход которого соединен с тактовымвходом блока синхронизации, вход запоминающего блока соединен с выходом 45реверсивного счетчика, а на боковуюповерхность барабана нанесены винтовые полосы фотоэлемента, концы которых соединены с измерительнымивходами блока синхронизации, а между стенками кожуха и барабаном установлены осветители, предназначенные для освещения части полос фотоэлемента закрытых кожухом.(г) ( ) а Ча", -аоД 7 ооЧ дф, (6) оЗаменяя интегралы конечными суммами (так как у Ч и Ч существуют дискретные аналоги - количество импульсов в единицу времени соответственно Н и М), получим На выходе устройства - с контактов 9 и 10 - снимается непрерывная серия импульсов Я. С генератора 18 тактовых импульсов снимается серия импульсов Л с частотой Ч (фиг,Зв) Импульсы И поступают в блок синх 4рониэации, где они разсинхронизируются с импульсами Н (фиг.Зб). С блока 17 синхронизации импульсы Мпоступают на реверсивный вход реверсивного счетчика 19, на прямой входкоторого поступают импульсы Ю счастотой Ч с генератора 18 тактовыхимпульсов,В реверсивном счетчике 19 реализовано вычисление по формуле (7),сигнал с выхода которого (фиг.Зг),который является аналогом измеряемого колебательного процесса, поступает на запоминающий блок 20, например блок памяти ЗЦВИ или магнитныйноситель (магнитная лента, карта,диск). Формула изобретения1229588 Составитель Ю.Курбато .ехред О.Гортвай орректор А.фе вано едакто 7 аказ 24 исно ного нии5,/5 оизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектн 40 Тираж НИИПИ Государстве по делам изобрет 13035, Москва, Жмитета СССткрытийская наб.,