Способ измерения амплитуды колебаний

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1191 5) ИЗОБРЕТЕНИЯ 3,ОПИ ТЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМ нического СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производ-ством Минского радиотех института(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЯ(57) Изобретение относится к областиизмерительной техники. Цель изобретения - повышение точности измеренийза счет исключения зависимости результатов измерения от начальной раз-.ности хода лучей интерферометра,Сущность способа заключается в формированин сигнала, амплитуда которого независит от начальной разности ходаинтерферирующих лучей. На выходе интерферометра формируется интерференционная картина, которая модулируетсячастотой колебаний исследуемого процесса. Полученный оптический сигнал преобразуется в электрическии, из которого выделяются два гармонических колебания частоты КИ и (К+2 Щ где К = 1,2,3,(д - частота колебаний объекта. Путем аналогового деления выделенных сигналов формируется сигнал, амплитуда которого не зависит от начальной разности хода интерферирующих лучей. Искомую амплитуду колебания определяют по формулем = (ППмцк) 1, где 0 - текущее значение сигнала, Пм - минимальное табличное значение сигнала, со- (, ответствующее нулевому значению функции Бесселя, 1, - амплитуда перемещения соответствующая Пм , 2 ил.1310634 зовано для измерения малых амплитуд колебательных процессов.Цель изобретения - повышение точ ности измерений за счет исключения зависимости результата измерения от начальной разности хода лучей интерферометра.На фиг. 1 представлена Функциональная схема устройства, реализующего способ, на фиг, 2 - график зависимости 1,/1 от амплитуды перемещения.Предлагаемый способ осуществляется устройством, которое содержит лазерный интерферометр 1, измерительное плечо которого связано с объектом измерения, фотоприемник 2, оптически связанный с интерферометром 1, пер вый узкополосный фильтр 3, предназначенный для выделения сигнала частоты . К И, где К = 1,2,3,И - частота колебания объекта, второй узкополосный Фильтр 4, предназначенный для вы 411(с) = К(Т(с) = К А+В сов(Р +Ь сов Сдс), (1)о Ъ - длина волны источника света.Равенство к виду преобразуют41( 4 ЬУ.) = КА + КВ(соя у Я соя(, х35 хсоя ис) - яп -яп ( -соя и с),(2)3 ъЭто преобразование привсдит кБесселевым функциям:коэффициент, определяющийсячувствительностью Фотоприемника и КПД преобразователя,постоянные,начальное значение разностихода лучей интерферометра,амплитуда перемещениякруговая частота колебаний,где К АиВ 4 ЯЬ 4%Ь, ФпЬ 4 Ь сов ( --- .соя цс)= 1 ( - -) - 21 ( - -)соя 2 ы с+2 Т (- - ) сов 4 цс, - ,Ъ о 24 Я С(Постановкой (3) в (21 получают ряд частотных составляющих сиг+ 2 Т ( - -) соя 4 ц с - яж2 Т ( ) соя 2 С) с +4 М.2с 4 Ь21 (- - ) соя усф сов 5 я с в1 47 Ь 4%.21 ( - -) соя 3 ис + 21 (- - ) 3 Ъ 5На выходе первого узкополосного фильтра 3 формируется только электри деления сигнала частоты (К+)ц, входы первого и второго узкополосных фильтров 3,4 связаны с выходом фотоприемника 2, аналоговый делитель 5, входы которого связаны с первым и вторым узкополосным фильтром 3 и 4, регистратор 6, вход которого связан с выходом аналогового делителя 5,Способ осуществляют слецующей последовательностью операций.Вибратор, являющийся объектом измерения, приводится в колебания, частоту которых задают генератором. Объектное зеркало интерферометра 1связывается с вибратором. На выходе интерферометра 1 Формируется интерференционная картина, оптическая разность хода которой модулируется с частотой колебаний объекта. Фотоприемник 2 преобразует оптический сигнал з электрический, на выходе фотоприемника 2 Формируется напряжение, пропорциональное интенсивности света: ческий сигнал с частотой И . Из (4) получаем эту компоненту с амплитудой- функция Бесселятретьего порядка.Аналоговый делитель 5 формируетсигнал с амплитудой Ыд 1 д (4 йТ,)Й 1 (4%ЕЙ Так как оба сигнала с частотой Ы и Э я связаны с одним членом4 Мояп то после аналогового делителя 5 имеют сигнал с амплитудой, независящей от изменений начальной разности хода лучей интерферометра 3 О, что повышает точность измерений.Таким образом, для определения промежуточных значений амплитуды не требуется устанавливать промежуточные значения между нулевыми положе 4 Я.киями функции 1,(), так как, исходя из хода функции (фиг, 2) 1 =1 (- -)/1 (- - ) ц% ф видно, что при увеличении амплитудырост функции Е, настолько линеен,что измерение амплитуды путем регистрации нулевых значений функции 4 Ягде 1,( в -) - функция Бесселя перво 1го рода;КВяп - постоянная измеритель 4 У оной установки при неизменной разности хода лучей 3Аналогично на выходе второго узкополосного фильтра 4, настроенного на частоту 3 я , формируется электрический сигнал с частотой 3 и и амплитудой 1 С 634 41 вполне достаточно для определения коэффициента передачи, т.еопределив значение амплитуды (1. ),соответствующее минимальному значению сигнала (Бмн) с выхода аналогового делителя 5 (исходя из таблицы4 Енулевых значений функции 1 (-.-)феопределяют промежуточные значения 10 11 иамплитуды из выражения еЮ У )а 7мингде У - текущее значение сигнала с выхода аналогового делителя,Таким образом, данный способ позволяет измерить неизвестную амплитуду колебаний, величина которой устанавливается не на основе максимальных и нулевых значений функции Бесселя первого ряда, и в процессе изме рений не требуется стабилизации начальной разности хода между интерферирующиМи пучками, что упрощает процесс измерений и повышает точность.формула изобретенияСпособ измерения амплитуды колебаний, заключающийся в том, что формируют интерференционную картину, оптическая разность хода которои модулируется с частотой колебаний объекта, преобразуют оптический сигнал в электрический из полученного сигнала выделяют гармонический сигнал, частота которого равна Кц, гдето частота колебания объекта, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно выделяют гармонический сигнал, частота которого равна (К+2)у, где К = 1,2,3, формируют сигнал, амплитуда которого равна отчошению амплитуд сигналов частот К у и (К+2) ц соответственно регистрируют полученный сигнал и по известной зависимости определяют искомый параметр.1310634 иИ Составитель О. НесТехред А,Кравчук Редактор Л. По оррект ожо Тираж 678 И Государственно елам изабретени Москва, Ж, Р ое изводствен лиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 1879/36 ВНИИП по 113035, комитета СССРи открытий шская наб., д. 4