Устройство для измерения параметров вибрации

(53) 621.396.67(0888) Малико эмере"Справоч Ма"45-47ССР1973. 4) УСТРОЙСТВО ТРОВ ВИБРАЦИИ ПАР МЕР ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Приборы и системы для ния вибрации, шума и удара ник/ Под ред, В.В. Клюева. шиностроение, 1978, т. 2,Авторское свидетельство У 381039, кл, С 01 К 25/00(57) Изобретение мб. использованодля бесконтактного исследования пара"метров вибрации эл-тов конструктивносложных объектов. Цель иэобретения -увеличение локальности измерений иобеспечение измерения резонансныхуровней колебаний при изменении частоты вибрации в процессе испытанийминиатюрных и микроминиатюрных эл-тов,Устр-во содержит автогенераторы 1 и10, аттенюаторы 2 и 9, направленныеответвнтели 3,6 и 8, детекторныесекции 4 и 11, фильтры 5 и 7, блок12 регистрации, коммутатор 13, рупорный излучатель 14, оптич. видоискатель 15, вибратор 16, исследуе" смый эл-т 17. 1 илИзобретение относится к технике измерений параметров вибрации бесконтактным методом и может использоваться для бесконтактного иссле 5 дования параметров вибрации элементов конструктивно сложных объектов.Цель изобретения - увеличение локальности измерений и обеспечение измерения резонансных уровней коле баний при изменении частоты вибрации в процессе испытаний миниатюрных и микроминиатюрных элементов.На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для 15 измерения параметров вибрации.Устройство для измерения парамет. ров вибрации содержит первый авто- генератор 1, первый аттенюатор 2, первый направленный отнетнитель 3, 20 первую детекторную секцию 4, первый фильтр 5, третий направленный ответнитель 6, второй Фильтр 7, второй направленный ответвитель 8, второй а гтенюатор 9, второй антогенератор 25 1 О, вторую детекторную секцию 11, блок 12 регистрации, коммутатор 3, рупорный излучатель 14, оптический видоискатель 15, вибратор 16, исследуемый элемент 17. 30Устройство для измерения параметрон вибрации работает следующим об" разом.Первый и второй автогенераторы 1 1 О, частоты которых должны бысть 35 разнесены в соотношении Г,2 ГФ функционируют одновременно либо поочередно, В первом случае излучаемый первым автогенератором сигнал сантиметрового диапазона длин волн 40 с частотой Г, после первого аттенюатора 2 разветвляется посредством первого и третьего направленных ответвителей 3 и 6 по двум каналам;измерительному - на первую детектор ную секцию 4 и приемно-излучающему каналу рупорного излучателя 14, геометрическая ось диаграммы направленности которого дчя проведения измерений Ориентируется на исследуемый эле мент 17, Напряжение сигнала частоты первого автогенератора 1 на вход второй детекторной секции 11 и второго автогенератора 10 не проходит благодаря второму фильтру 7, который 55 является полосовым фильтром частоты 1. Сигнал излучения второго автогенератора 1 О после второго аттенюатора 9 разветвляется посредством второго направленного ответвителя 8на вторую детекторную секцию 11 ичерез нторой фильтр 7 и третий направленный ответвитель 6 - в приемно-излучающий канал рупорного излучателя 14. Сигнал Г на вход первойдетекторной секции 4 и автогенератора не проходит, так как первыйфильтр 5 является полосовым фильтромчастотыВзаимодейств е исследуемого элемента 17 с электромагнитным полем,излучаемым рупорным излучателем 14,позволяет реализовать режим работы,при котором на возмущения несущихчастот первого и второго автогенераторов 1 и 10 оказывают влиячие толькоусловия их согласования с нагрузкой.Эти условия изменяются с изменениемчастоты и уровня колебаний исследуемого элемента 17, возбуждаемого вибратором 16,В результате возникновения вынуж.денных и резонансных колебаний конструктивных элементов исследуемогоэлемента 7 возникают возмущенияпроводимости колебательной системыавтогенератор - исследуемый объект,сопровождаемые динамическим затягинанием частот первого и второго автогенераторов 1 и 10. Первый и второйавтогенераторы 1 и 1 О переходят врежим чунствительных элементов вибрации. Возникает амплитудно-частотнаямодуляция сигналов несущих частоти 2., огибающие которых выделяются первой и второй детекторными секциями 4 и 11. Пронедение спектрального или временного анализа сигналов низкой частоты с выходов первойи второй детекторных секций 4 и 11в блоке 12 регистрации поочередночерез коммутатор 13 позволяет получить информацию об амплитуде вибросмещения на частотах вынужденных ирезонансных колебаний конструктивныхэлементов исследуемого элемента 17. Использование в качестве чувствительного элемента автогенератора приводит к тому, что параметрическая связь между чувствительным элементом и нагрузкой имеет место со значительно более высокой - в 1 +т 2 п+(-) ) раз - чувствительностьюМпреобразования, где ш, М - соответственно индекс частотной и коэффициент амплитудной модуляции, а следо592 4 ния вибратора 1 Ь устройство позво 1 З 70 ляет контролировать динамичсскую панораму (поле) резонансных колебаий элемен гов объектов в пределах Я на несущей частоте Г, и выявлять локальное положение (привязку к объекту) каждого из них на частотеРупорный излучатель 14 должен быть оптимальным на частоте 1, т.е. на этой частоте ширина диаграммы направленности должна быть минимальной при минимальных размерах раскрыва рупорного излучателя 14,Для увеличения локальной точности измерений и обеспечения контроля резонансных уровней колебаний разпичБдг,(с) = ЬБ(0) 81 псс;Ь 1(0) = А х(0),с Ро 1(0)сВи Ьсс ных элементов конструктивно сложногообъекта при измеении частоты вибрации осуществляется прос гранственнаяюстировка устройства. Юстировка осуществляется посредством совмещенияв месте расположения исследуемогоэлемента геометрической оси рупорного излучателя 4 с оптической осьюустановленного на рупорном излучателе 14 оптического видоискателя 15,фокусное расстояние которого выбирается равным расстоянию до исследуемого элемента 17, Если расстояниеменьше фокусного Ь изображение поверхности исследуемого элемента 17объекта является нерезким и, наоборот, такое изображение является резким, если расстояние равно или больше Ь,Для юстировки устройства на расстоянии Ь рупорный излучатель 14 соптическим видоискателем 15 перемещают относительно исследуемого элемента 17 в сторону увеличения расстояния между ними и, получив резкое изображение, осуществляют перемещение в горизонтальной плоскости(Ь,= сопзС) так, чтобы какой-либоиз резонансов, регистрируемых начастоте Й одновременно регистрировался на частоте Е., Юстировка завер"шается, когда на осциллографе и анализаторе спектра из состава блока 12регистрации наблюдактся максимальныеуровни сигналов независимо от положения включено-выключено ключа 13. 20 где х(0), У (О) - соответственно амплитудные значения вибросмещения и выходного напряже" 25ния сигнала детек" тора;чувствительностьпреобразования;круговая частотавибрации,соответственно диапазоны динамичесДш,(0), Л г,кого и статического затягивания частот 2 и Г автогенераторов 1 и 1 О;расстояние от рупорного излучателя14 до исследуемого элемента 17;соответственно эффективная отражающая поверхность ис"следуемого элемента и площадь сечеЬо 5 К а а ния диаграммы направленности рупор"ного излучателя 14на расстоянии Ьфф 50мощность сигнала,подводимого к рупорному излучателю 14;аппаратные коэффи"циенты.Р = сопя г.,тельно, Л, 7 А 1,частоты возбуждеа,Ь Визуально наблюдаемые и количественно регистрируемые по амплитуде и частоте резонансные колебания имеют 11 ри Е- 1, 1 Б с Б а следова и при пересзройке отношение к тому элементу поверхности исследуемого элемента, на котовательно, и более широким динамическим диапазоном изменений сигнала огибающей.За счет увеличения чувствитель 5 ности преобразованият.к. для данзМ(0)ного устройства щ =" 1 Г 11д Ои можно сделать ш/М)1) заданная точность может быть обеспечена при про О ведении измерений в дальней зоне излучения. В результате возникает возможность установить линейные зависимости между определяемыми параметрами и измеряемой амплитудой сигнала огибающей: а именно:1370592 Составитель П, СавельевРедактор И, Рыбченко Техред А.Кравчук Корректор М. Демчик Заказ 416/46 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рый направлен центр перекрестия оп"тического видоискателя 15.Функционирование предлагаемогоустройства при генерировании спектра5несущих частот Г, и Г а также исключение комбинационных связей междуканалами соответствующих автогенераторов достигаются за счет применения фильтров 5 и 7.10Полосы пропускания фильтров 5 и 7должны удовлетворять следующим соотношениям:аы(1+ ды, (с)/дш) - (, - ы")ы" и,(при ы ) ы ), где 6 м, (с),Выю, о (С), йи, - соответственнодиапазоны динамического и статического затягивания частот автогенераторов 1 и 1 О,При постоянном по столу вибратора 16 уровне ускорения 7 а в диапазоне частот 5 - 5000 Гц порог чувствительности устройства достигает 1,0.Погрешность измерения устройствомамплитуды вибросмещения ф 107. Погреш"ность измерения частоты определяетсянестабильностью частоты генераторавозбуждения вибрации и на частоте до50 Гц не хуже 0,5 Гц, на частотахвыше 50 Гц - до 13. Формула изобретенияУстройство для измерения парамет" ров вибрации, содержащее последова"35 тельно соединенные первый автогенератор, первый аттенюатор, первый нап" равленный ответвитель и первую детекторную секцию, а также блок регистрации, антенну и вибратор, о т -л и ч а Ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения локальности измере"ний и обеспечения измерения резонансных уровней колебаний при изменении частоты вибрации в процессеиспытаний миниатюрных и микроминиатюрных элементов, в него введены по"следовательно соединенные первыйфильтр, вход которого подсоединен квторому выходу первого направленногоответвителя, и второй направленныйответвитель, выход которого соединенс входом антенны, последовательносоединенные второй автогенератор,второй аттенюатор, третий направленный ответвитель, вторая детекторнаясекция и коммутатор, выход которогосоединен с входом блока регистрации,а второй вход коммутатора соединенс выходом первой детекторной секции,второй выход третьего направленногоответвителя соединен последовательно через введенный второй фильтр свторым входом второго направленногоответвителя, причем антенна выполне"на в виде рупорного излучателя, накотором установлен введенный оптический видоискатель, оптическая оськоторого пересекается с электричес"кой осью рупорного излучателя, вточке пересечения которых размещает"ся исследуемый элемент, частота сиг"нала на выходе второго автогенератора Г ) 2 Г где Г, - частота сигнала на выходе первого автогенератора,