Устройство для измерения виброускорения

Союз Советскнх Социалистических Республик(51) М.Кл.а С 01 Р 1510 оединением заявки Государственный комнт СССР по делам нзобретенн н открытнй3) Приорит публиковано 07,10.80. Бюллетень М 3 ата опубликования описания 13.12.80 53) УДК 531.768(711 Заявитель Ленинградский институт авиационного приборостроенЕНИЯ 2 емое устройство снабжено поо соединенными четырьмя вреыми преобразователями и блоа также вычитателем, входы ключены к выходам четвертого теля и блока памяти, а выход дикатором виброускорения.представлена упрощенная схеенного устройства; на фиг. 2 - турно-функциональная схема. Предлага следовательн мя-импульсн ком памяти,которого под преобразова связан с ин На фиг. ма предлож то же, струкИзобретение относится к области измерения параметров движения, в частности к измерителям виброускорения.Известны измерители ускорения, содержащие измерители скорости с частотным выходом и опорным генератором. Для повышения быстродействия таких измерителей в качестве частотного датчика скорости используют источник электромагнитных колебаний, в частности оптический квантовый генератор, приемник излучения и блок обработки частотных сигналов 1 Ц. Недостатком известного устройства является труд- кость фокусировки на объекте измерения из-за конструктивного разделения источника и приемника излучения, возможность измерения только амплитуды виброускорения и малая дальность действия в средах с ограниченной прозрачностью. Устройство для измерения виброускорений (фиг 1) содержит блок 1 излученияприема электромагнитных колебаний, СВЧ-генератор 2, 1-циркулятор 8, смссптель 4, амплитудный селектор 5, блок б обработки импульсных сигналов и индикатор 7 виброускорений. Исследуемый объект 8 крепится на вибростене 9 или каком-либо ином источнике вибраций.Блок обработки импульсных сигналов (фиг. 2) образован время-импульсными преобразователями 10 - 18, блоком памяти 14 и вычитателем 15. Каждый преобразователь 10 (11 - 18) содержит операционный усилитель ОУ 1 (ОУ 2, ОУЗ, ОУ 41 с выходным сопротивлением Я 1 (Ю, Рб, й 8) и интегрирующей цепочкой обратной связи СИ 2 (СИ 4, С 4 Я 5, Сбй 7) и два ключа Кл,1, Кл.2 (Кл.З, Кл.4, Кл,5, Кл.б, Кл.7, Кл,8). К выходу первого 10 и третьего 12 преобразователей подключены конденсаторы С 2 и С 5. Второй преобразователь 11 снабжен управляющим триггером Тр и блоком уставки 1 б, который устанавливает порог срабатывания ключа Кл,4 Входные сопротивления Р 1, Йб преобразователей 10 и 12 подключены к источнику эталонного напряжения Е, (на фиг.2 не показан).Устройство работает следующим образом (см. фиг. 2).(3) В селекторе 5 из сигнала, поступившегосо смесителя 4, формируются импульсы, 45фронты которых соответствуют моментамперехода фазы через ноль, а частота этойИМпУльСНОй ПОСлЕдОВатЕлЬНОСтИ ХаРаКтЕРИзует скорость объекта: 1 Г. = - .,Яг) С 4 ОЕ 01 50 соответствует скорости исследуемого объекта.Четвертый преобразователь 13 осуществляет преобразование вида:(8) Б результате на его выходе образуется 60 напряжение, пропорциональное квадратудлительности импульса скорости, а следовательно, квадрату скорости, которое запоминается на блоке памяти 14 и подается на первыЙ выход блока вычитания 15. Следуюо65 щии импульс скорости выдается лишь спус- м Генератор электромагнитных волн 8 является источником СВЧ-колебаний, Его энергия поступает в первое плечо )-цирк - лятора 3 и передается далее во второе плчо, не поступая в третье. Развязка плеч -1 ркулятора обеспечивается за счет азличия фазовых скоростей волн, обегающпх ферритовый стержень. Измеряемый объект, находящийся в движении, облучается сфокусированными блоком излучения и приема электромагнитных волн 1, СВЧ-колебания-и,и. В рсз льтате; .сть электроэнергии отражается и в сторону блока 1. Смещение щазы в отраженном колебании при движении объекта составит где (Цд (Ц - закон движения исследуемого объекта.Изменение фазы во времени эквивалентно возникновению колебаний с частотой: где 1., - длина волны генератооа электром а гнитных волн. За счет конечной величины развязки между первым и третьим плечами У-циркуля- тора 3 в третье плечо У-циркулятора поступает отраженный от объекта сигнал и просочившийся от генератора за счет конечн;ой развязки плеч циркулятора сигнал.В результате этого на выходе смесителя 4 имеем: 1У(1) = - ; - Гр(1) И,Л 1)Й. радиальная скорость объекта измерения. Эта импульсная последовательность лалее поступает на преобразователь 10. В исходном состоянии Кл. открыт, а Кл.2 за.крыт. При поступлении на вход преобразователя 10 импульса длительностью Т Кл, переходит в закрытое состояние, а Кл.2 открывается, В результате на преобразователе 10 появляется линейно изменяющееся напр я же и ие. стабилизированное напряжениепитания;Твремя интегрирования.,ссь имеет место преобразование длительности входного импульса, т. е. длительности интерзала перехода фазы сигнала,отраженного от исследуемого объекта черезноль. в соответствующее напряжение У. Роокончании импульса длительностью Т ключи Кл.1 и Кл.2 возвращаются в исходноесостояние, в результате на конденсаторе С 2хранится напряжение У -- ЕОТ/Р/С 7 до п ихода следуюцего импульсного сигнала. Обнуление С 2 осуществляется низким выходным сопротивлением операционного усилителя ОУ), Сигнал с С 2 поступает на входпреобразователя П.В исходном состоянии Кл.З открыт, аКл,4 закрыт. На вход операционного уси, итсля 01 через ЯЗ и Кл,З поступает апряжение с С 2. В результате на выходеОУ 2 появляется напряжение У 2, скоростьизменения которого пропорциональна амплитуде У,Г 1 р и достижении напряжением У, з на ченця. заранее установленного в блоке уставки 16 и заведенного з Кл,4 напряжение У ,ПОР)последнии открывается и переворачиваеттриггер Тр, который закрывает при этомКл.З. Таким образом на выходе преобразователя 1/ образуется импульс длительностью:-) гаоота третьего преобразователя полностью эквивалентна работе первого преобразователя 10 и его выходное напряжение:тя время, необходимое для того, чтобы фаза отраженного сигнала изменилась на ть что соответствует перемещению измеряемо:о объекта на величину пути, равную г,2.Таким образом, амплитуда напряжения на выходе блока вычитания пропорциональна разности квадратов амплитуд напряжений. Следовательно, образуется напряжение, соответствующее измеряемому ускорен гно: К, - ускорение объекта,1 и Г - скорости объекта длянТ соответственно;5 - константа пути, равная лю/2.Описанное устройство позволяет производить бесконтактное определение текущего значения и знака ускорения контролируемого объекта на расстоянии 0 в 1 л с точностью не хуже 2% в средах с нормальной и ограниченной радиопрозрачностью, что достигается использованием предложенной схемы обработки сигнала. Известное же устройство фиксирует лишь экстремальные значения ускорения для колебательных законов перемещения малой амплитуды, в частности, вследствие ограни- ценной апертуры приемной части,Одновременно снижается в 3 - 5 раз весза счет конструктивного объединения приемно-передающего блока и использования полосковых и интегральных микросхем.Формула изобретенияУстройство для измерения виброуско)в рения, содержащее СВЧ-генератор, блокизлучения и приема электромагнитных волн, у-циркулятор, плечи которого подключены к генератору. смесителю и блоку излучения и приема, связанный с выходомв смесителя амплитудный селектор и индикатор внброускорения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения виброускорсний произвольной формы, оно снабжено последовательно соединенными четырьмя "О зремяпмпульсными преобразователями иблоком памяти, а также вычнтателем, входы которого подключены к выходам чет: сртого преобразователя н блока памяти, а вьход связан с индикатором виброускоенияИсточник ннформаци, принятый вовнимание при экспертизе:ЗО 1. Авторское свидетельство ССС Рло 373624, кл (з О 1 Р 1508, 08.11.71.769436 оставитель А,оченс О. П рректор И. Осиповская илиппова дактор ип. Харьк. фил. пред. Пат Заказ 1286/1299 Изд. М 480 Тираж 1033НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам иэобрет113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписноеи открытий