Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 135772 9) 51)4 С 01 Н 5/00 ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ КОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТКРЫТИЙ рмл", дЯ У. 1 У НИЕ ИЗОБРЕТЕ Бюи. рикл ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт п адной физикиАН СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 1048330, кл. С 01 Н 5/00, 1982.(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении вибраций в различных отраслях народного хозяйства.Цель изобретения - повышение быстродействия контроля за счет исключенияэлемента задержки из схемы устройства. По сигналам с задающего генератора 1 ультразвуковой излучающий преобразователь 2.излучает ультразвуковые колебания на исследуемый объект. Отраженные колебания преобразуются приемным преобразователем 4. Электрический сигнал подается для измерения через последовательно соединенные делитель 10 частоты и фазовращатель 12 на фазовый детектор 5, на другой вход которого подается сигнал с задающего генератора 1 через другой делитель 9 частоты. Работа фазового детектора 5 на линейном участке его амплитудно-частотной характеристики регулируется с помощью компаратора 7, подключенного к выходу фазового де- с тектора 5, и генератора 11 одиночных импульсов, управляющего делителями 9 и 10 частоты. 2 ил.57725 10 15 20 25 30 35 113Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь.зевано для измерения вибраций в различных отраслях народного хозяйства:машиностроении, судостроении и т.д.Целью изобретения является повышение быстродействия контроля за счетисключения из электрической схемыустройства элемента задержки,На фиг. 1 приведена блок-схемапредлагаемого измерителя; на фиг.2диаграммы напряжений, поясняющих работу измерителя.Диаграммы а и о поясняют Формирование сигнала предустановки: а - выходное напряжение П, Фазового детектора, где- время, Г - выходное напряжение Ц (С) генератора оди-,ночных импульсов в зависимости отисходного напряжения Б(С) Фазовогодетектора.Диаграммы - поясняют процессвосстановления рабочей точки фазового де,гектора на заданном линейномучастке амплитудной характеристикиФазового детектора при выходе ее запределы указанного участка: 5 - выходное напряжение Пприемногопреобразователя;в ,выходное напряжение Ц задающего генератора,- выходное напряжение П(1) генератора одиночных импульсов; е - выходное напряжение Пб(С) второго делителя; ж - выходное напряжение БФазовращателя,- выходное напряжение Бпервого делителя частоты.Ультразвуковой Фазовый измерительвиброперемещений содержит задающийгенератор 1, соединенный с.излучающим преобразователем 2, излучающимультразвуковую волну в направленииобъекта 3, приемный преобразователь4 и Фазовый детектор 5. Выход фазового детектора 5 подключен к блоку 6обработки информации и компаратору7, другой вход которого, соединен систочником 8 опорного напряжения.Два делителя 9 и 10 частоты с одинаковыми коэффициентами деления управляющими входами подключения к генератору 11 одиночных импульсов, подключенному к выходу компаратора 7.Первый делитель 9 частоты сигнальнымвходом подключен к выходу задающегогенератора 1, выходом - к первомувходу Фазового детектора 5. Второйделитель 10 частоты сигнальным входом подключен к приемному преобрааователю 4, выходом - к фазовращателю12, подключенному к второму входуфазового детектора 5, Задающий генератор 1 предназначен для работы внепрерывном режиме на частоте Й. Выбор величины коэффициента И деленияделителей 9 и 10 определяется выполнением условия однозначности фазовых измерений, удовлетворяющих в данном случае соотношению И) 8 г где г - максимальная амплитуда измеряемых перемещений, Ф - длина ультразвуковой волны.Управляющие входы делителей 9 и 10 частоты предназначены для управления моментом времени начала деления частоты поступающих на них сигналов,Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений работает следующим образом.Предварительно сигнальные входы делителей 9 и 10 подключаются к задающему генератору 1, тем самым обес-. печивается одновременность началаработы делителей 9 и 10 частоты и спомощью фазовращателя 12 устанавливается сдвиг фаз между выходнымисигналами делителей 9 и 10, обеспечивающий положение рабочей точкифазового детектора 5 в нуле его амплитуднойхарактеристики.Выходной сигнал Б 4 задающего генератора 1 частоты й (фиг.2 г) поступает на излучающий преобразователь 2, излучающий ультразвуковую волну частоты Е в направлении объекта 3, и одновременно на вход первого делителя 9 частоты. Отраженная от объекта3 ультразвуковая волна принимаетсяприемным преобразователем 4. Выходной сигнал Б (г.) преобразователя 4(фиг. 2 в) поступает на второй делитель 10 частоты, с выхода которогосигнал Б(г;) частоты Е/И (фиг, 2 е)поступает на фазовращатель 12, изменяющий фазу сигнала 06(С) на постоянную величину у (на фиг.2 ж). С выхода делителя 9 частоты сигнал 08 И) 50частоты й/Б (фиг. 2 з) поступает напервый вход фазового делителя 5, свыхода фазовращателя 12 сигнал П (С)частоты Е/М,(фиг. 2 ж) поступает навторой вход Фазового детектора 5. Изменяющийся по амплитуде выходной сиг нал фазового детектора 5, несущий информацию о перемещении объекта 3, поступает на блок 6 обработки информа3 1357 ции одновременно на компаратор 7, на который от источника 8 опорного напряжения подаются напряжения уровней П,и Б , соответствующие верхнему и нижнему пределам П Б (фиг. 2 а) линейного участка амплитудной характеристики фазового детектора 5. В случае перемещения объекта 3 на величину, меньшую И%/8, и при отсутствии периодических пропаданий сигнала 10 отраженной ультразвуковой волны рабочая точка фазового детектора 5 находится на линейном участке его амплитудной характеристики, В этом случае фазовый детектор 5 с высокой 15 точностью измеряет сдвиг фаз между его входными сигналами, а блок 6 регистрирует соответствующее указан-. ному сдвигу фаз виброперемещение объекта 3, При любом выходе рабочей точки фазового детектора 5 за пределы линейного участка выходной сигнал Б, И) (фиг.2 а) фазового детектора 5 в компараторе 7 достигает одного из уровней О, Б напряжения. В этом 25 случае на выходе компаратора 7 появляется сигнал в виде перепада напряжения, поступающий. на генератор 11 одиночных импульсов, в результате чего на его выходе появляется им пульсный сигнал П (С) предустановки (фиг,2 б). Этот сигнал 0(фиг,2 д) поступает на управляющие делением входы делителей 9 и 10. При отсутствии импульса .предустановки делители 9 и 10 непрерывно делят частоту поступающих на них сигналов, обеспечивая непрерывное измерение виброперемещений объекта 3. В момент появления импульса предустановки деление 40 частоты делителями 9 и 10 прекращается. Сигнал на выходе делителей 9 и 10 пропадает По окончании импуль-. са предустановки делители 9 и 10 частоты начинают деление частоты вход ных сигналов по выбранному фронту сигналов, например по переднему фрон 725 4ту (фиг. 2 е, з) соответственно, и фазовращатель 12 сдвигает фазу выходного сигнала делителя 10 на с (фиг,2 ж),Поскольку сдвиг фазы между выходными сигналами задающего генератора1 и приемного преобразователя 4 в общем случае произвольный (ь27), то чем больше коэффициент И деления делителей 9 и 10, тем точнее совпадает устанавливаемое после сигнала предустановки положение рабочей точки фазового детектора 5 с первоначально устанавливаемым положением его рабочей точки. Ошибка в установке первоначально устанавливаемого сдвига фаз равна ь /М, и тем меньше, чем больше М.Формула изобретенияУльтразвуковой фазовый измеритель виброперемещений, содержащий задаю-, щий генератор, излучающий и приемный преобразователи, фазовый детектор, подключенные к его выходу блок обработки информации и компаратор и источник опорного напряжения, соединенный с вторым входом компаратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения быстродействия, он снабжен последовательно соединенными генератором одиночных импульсов, первым делителем частоты, второй вход которого связан с выходом приемного преобразователя, и фазовращателем, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, и вторым делителем частоты, управляющий вход которого соединен с выходом генератора одиночных импульсов, а выход - с вторым входом фазового детектора, выход задающего генератора подключен к входам второго делителя частоты и излучающего преобразователя, авыход компаратора связан с управляющим входом генератора одиночных импульсов.5988/38 Тираж 500 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.