Устройство для измерения виброперемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 9) (11) 21/00 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ С стиизмерения./П М,: Высшая ш3 ла,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к контролно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точностиза счет исключения погрешности отнестабильности параметров элементовустройства. Основание 2 электрического преобразователя 1 закреплено навибрирующем объекте. ЭДС, наводимаяв рабочей катушке 6, закрепленной14531 на основании 2, при ее перемещении относительно неподвижной инерционной ассы 5 (постоянного магнита) преобазуется в переменное напряжение, соержащее полезную информацию и поступающее непосредственно и через фаэовращатель 13 на входы соответственно первого и второго формирователей 9 и 14 импульсов, обладающих гистере;зисными характеристиками, Это позвояет для формирования импульсов на х выходах использовать только инфорацию о частоте установившегося режи- а колебаний и исключить погрешности т нестабильности параметров элемен 76тов устройства, так как эта нестабильность оказывает влияние на амплитуду переменного напряжения, но не на частоту. Импульсы с выхода второго формироватеЛя импульсов 14 используются для формирования строб-импульсов регулируемой длительности, преобразуемых источником 18 света в световые, момент зажигания которых синхронизируется частотой исследуемого сигнала. В окуляре неподвижно установленного измерительного микроскопа19 наблюдается изображение линии контура основания 2 в любой фазе ее движения, 1 ил.35 Изобретение относится к контрольнозмерительной технике и может бытьиспользовано в приборостроении приоэдании аппаратуры для измеренияараметров вибрации,Цель изобретения - повышение точг 1 ости и информативности за счет исглючения погрешности от нестабильности параметров элементов устройства.На чертеже представлена функциональная схема устройства,Устройство содержит электрическийюреобразователь 1, состоящий из основания 2, рычага 3, шарнирно закрепленного на основании 2, пружины 4,Которой подпружинен рычаг 3, инерционной массы 5, выполненной в видег 1 остоянного магнита с.кольцевым зазором, рабочей катушки 6, закрепленнойна основании 2 и расположенной в кольцевом зазоре инерционной массы 5, икомпенсационной катушки 7, закрепленной на среднем стержне инерционноймассы 5, усилитель 8 напряжения к 25соответствующим входам которого подключены последовательно соединенныерабочая 6 икомпенсационная 7 катушки, последовательно соединенные первый формирователь 9 импульсов (ФИ),Юходом подключенный к выходу усилитеЛя 8 напряжения, первый преобразователь 1 О длительности импульсов (ПДИ),триггер 11 и измеритель 12 временныхинтервалов (ИВИ), последовательно .соединенные фазовращатель 13, входом подключенный к выходу усилителя 8 напряжения, второй ФИ 14, формирователь 15 строб-импульсов (ФСИ) и усилитель 16 мощности, второй ПДИ 17, входом подключенный к выходу второго ФИ 14, а выходом - к второму входу (к-входу) триггера 11, источник 18 света, подключенный к выходу усилителя 16 мощности, измерительный микроскоп 19 (условно изображен только окуляр) и неподвижное основание 20, на котором установлены источник 18 света и измерительный микроскоп 19, при этом источник 18 света размещен в поле окуляра измерительного микроскопа 19.Устройство для измерения виброперемещений работает следующим образом.При закреплении основания 2 электрического преобразователя 1 на вибрирующем объекте имеет место перемещение рычага 3 с закрепленной на,нем инерционной массой 5 относительно рабочей катушки 6. Если частота колебаний основания 2 значительно больше собственной частоты системы, определяемой жесткостью пружины 4 и ве" личиной инерционной массы 5, то центр тяжести последней остается неподвижным, а рабочая катушка 6 совершает в радиальном зазоре инерционной массы 5 колебания с амплитудой, равной амплитуде измеряемых колебаний. ЭДС, наводимая в рабочей катушке б, прод порциональная скорости измеряемыхвиброперемещений, подается на входусилителя 8 напряжения. Для уменьшения чувствительности электрическогопреобразователя 1 к внешним переменным магнитным полям компенсационнаякатушка 7 выполнена с таким же количеством витков, как и у рабочей катушки б, но намотана во встречном нап:равлении, однако эта мера позволяетдостичь лишь частичной компенсациивлияния внешних переменных магнитныхполей иэ-за неравенства параметров 10 15 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 рабочей б и компенсационной 7 катушек неадекватности их размещения и нестабильности температурных условий.Полученное напряжение с выхода усилителя 8 напряжения непосредственно и через фазовращатель 13 подаетсяна входы первого 9 и второго 14 ФИ.Фаэовращатель 13 позволяет плавноизменять фазу входного напряжения от 0 до 180, а первый 9 и второй 14 ФИ формируют импульсы по входному напряжению и по напряжению, сдвинутому по фазе относительно входного. При этомформирование импульсов происходит, нутого напряжений, что позволяет неучитывать истинных значений амплитудуказанных напряжений и, следовательно, исключить из анализа погрешностиЭДС, поступающей на вход усилителя 8напряжения, а также погрешностей отсамого усилителя 8 напряжения. Стабилизация нулевых значений напряжений,подаваемых на входы первого 9 и второго 14 ФИ, т.е. повышение помехоэащищенности схемы, достигается за счетгистереэисных характеристик последних,Таким образом, из информации, содержащейся в напряжении, снимаемом с выхода усилителя 8 напряжениУ, используется лишь информация о частоте установившегося режима колебаний ос" новация 2 относительно неподвижной инерционной массы 5. Сформированные импульсы с выходов первого 9 и второго 14 ФИ поступают на входы первого 10 и второго 17 ПДИ, в которых происходит формирование (укорачивание) запускающих импульсов, подаваемых на установочные входы триггера 11. При этом на вход Я подается импульс с первого ПДИ 10, а на вход К - с второго ПДИ 17. Таким образом, длительность импульса на прямом выходе 0 триггера 11, измеряемая ИВИ при нулевых значениях входного и сдви 12, соответствует временной задержке импульса, поступающего с выхода второго ПДИ 17 относительно импульса с выхода первого ПДИ 10, по которой определяется сдвиг по фазе между напряжениями на входе и выходе фазовращателя 13. Кроме того, с выхода второго ФИ 14 напряжение подается на ФСИ 15 с регулируемой длительностью импульсов, величина которой устанавливается в соответствии с частотой колебаний, что необходимо для четкости изображения линии контура основания 2 электрического преобразователя 1 при измерении ее перемещений посредством измерительного микроскопа 19. Сформированные строб-импульсы после усиления в усилителе 16 мощности поступают на малоинерционный источник 18 света, преобразующего электрические импульсы в световые, момент зажигания которых синхронизируется частотой исследуемого сигнала, а их фаза устанавливается фазовращателем 13 в пределах периода колебаний. Таким образом, в окуляре измерительного микроскопа 19 наблюдается на фоне имеющейся шкалы неподвижное изображение линии кс,1 тура основания 2 электрического преобразователя 1 в любой фазе ее движения, изменяемой фазовращателем 13 в пределах периода установившихся колебаний.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проводить прямые измерения наибольших и промежуточных значений виброперемещений, а также их фазы в установившемся режиме колебаний измеряемого объекта, Величины фазы, численные значения которых определяются по измеренным посредством ИВИ 12 интервалом времени, позволяют задавать требуемый закон движения колеблющегося объекта или осуществлять его контроль в любой момент времени периода колебаний, Влияние нестабильности параметров указанных элементов в устройстве исключено, поскольку измерению подвергаются вели чины, точность измерения которых не зависит от указанных дестабилиэирую" щих факторов, а определяется точнос тью выпускаемых промышленностью измерительных микроскопов (О, 1 мкм) и частотомеров, используемых в режиме измерителей временных интервалов. Формула и э обретенияУстройство для измерения виброперемещений, содержащее электрическийСоставител- О.СмирновТехред А,Кравчук Корректор М,Демчик Редактор Н.Бобкова Заказ 7268/34 Тираж 683 ПодписноеВН 1 ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 14531 Преобразователь, состоящий иэ основания, предназначенного для связиобъектом, подпружиненного к основанию рычага, шарнирно закрепленного на основании, установленнои наБ рычаге инерционной массы, выполненной н ниде постоянного магнита с кольцевым зазором, рабочей катушки, закрепленной на основании и располоенной н кольцевом зазоре инерционюй массы, и компенсационной катуши, закрепленной на инерционной массе, и усилитель напряжения, рабочаякомпенсационная катушки первыми ыходами соединены последовательно,их вторые выводы подключены к сотнетствующим входам усилителя напряжения о т л и ч а ю щ е е с я ем, что, с целью повышения точности но снабжено последовательно соединепными первым формирователем импуль 76 6сов, входом подключенным к выходуусилителя напряжения, первым преобразователем длительности импульсов,триггером и измерителем временныхинтервалов, последовательно соединен-.ными фазовращателем, входом подключенным к выходу усилителя напряжения,вторым формирователем импульсов, формирователем строб-импульсов, усилителем мощности и источником света, вторым преобразователем длительности импульсон, входом подключенным к выходувторого формирователя импульсов, авыходом - к второму входу триггера, иизмерительным микроскопам, оптическисвязанным с источником света и установленным на неподвижном основаниитак, что линия контура основанияэлектрического преобразователя размещена н поле его зрения.