Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений

союзногонститутаоении тельского в машинос 8)видетельств 01 Н 5/00,детельстно 01 Н 5/00,СССР1982,ССР1982. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ И(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕИЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относитсч к измерительной технике, в частности к виброметрии, может быть использовано вмашиностроении при виброиспытаниях.Целью изобретения является повьппение точности и достоверности измерения параметров нестационарных вибропроцессов. Ультразвуковой фазовыйизмеритель виброперемещений содержит последовательно соединенные задающий генератор, излучающий преобразователь, взаимодействующий с исследуемым объектом, приемный преобразователь, Фазовый детектор, второйвход которого подключен к выходу задающего генератора, последовательносоединенные интегратор, преобразователь аналог-ступенька, дифференциатор, выход которого через диод соединен с триггером и генератором тактовых импульсов, Инверсный выходтриггера подключен к входам схем Ии И-НЕ, другие входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы подключены к коммутатору, который соединен с шаговым двигателем, выход которого соединен с управляющим входом задающего генератора. Выход задающего генератора соединен с одним из выходов экстремального регулятора и информационным входом первого ключа, информационный вход второго ключа подключен к входу интегратора, управляющие входы ключей через аналого-цифровые преобразователи (АЦП) подключены к блоку сравнения, соединенному с цифроаналоговым преобразователем (ЦАП), соединенным со шлейфовым осциллографом, второй вход которого подключен к выходу фазового детектора, Введение экстремального регулятора, который сравнивает по амплитудному значению выходные сигналы задающего генератора и приемного преобразователя и поддерживает их равенство, обеспечивает работу Фазового детектора в линейном режиме. Это снижает нелинейные искажения на выходе фазового детектора, а следовательно, повьппает точность работы устройства. За счет введения двух ключей, блока эталонных уровней, двух АЦП, блока сравнения и ЦАП удается выделить сигнал, который несет информацию о текущем значении виброскорости и ее направлении и записать на шлейфовый осциллограф, на который также пишется информация с шлейфового осциллографа, По этим характеристикам можно оценить величину нелинейных искажений, вызванных эффектом Допплера, 2 ил,12Изобретение относится к измерите.цьцой технике, в частности к Виброметрии и может быть использованоВ маттгицост 1 оении ири виброиспытаниях,Целью изобретения является ионышение точцости и достоверности измереция пяряметроп нестяциоцарнтхх виброироцессов,Ня фиг,1 представлена блок-схемауххьтрязвукоиого фазотзого измерителявиброперемсщений; ня фиг.2 а - линейЦЯЛ ЧЯСТЬ ОПОРНОГО СИГ.ГЯЛЯ НЯфиг,2 т 5 - линейная часть ограженногосигнала искяжеццяя вследствие эффекта Дог;лера,Улт.трязвуковой фазовый измерительгхиброгеремептеций соцержттт последоваТЕХтЬЦО СОЕДЦИЕтпттяе ЗЯДаЮЩИй ГЕНЕРатор 1, тцзлуттаютттттй преобразователь 2тхЗЯИМОДЕйтгтВУЮтшттй С ИССЛЕДУЕМЫМобъскгом 3, гтр.ттзьтцьтйт преобразователь4, фазоптй детектор 5 Вто)ОЙ Вхоцкоторого подключен к т:.ыхоцу зацающего генератора , последовательно,соединенные интегратор 6, преобразое л техт ь 7 Вняло т стуле цькг 1 дифференгьтгятор 8, вьгхогт которого через диод9 соедицец с триггером 10 и гецег)втором 11 тактовтгх импульсов, Инверсцьтй выход триггера 10 ггодключенк входам схтхмьт 1 12 и схемы И-НЕ 13,цругие Входь, которьгх соединены с Выходом генератора 11 тактовьгх импульсов, я вь.ходы подключены к коммутатору 14, кот орьгйт соединен "., птаховымВтИт ателем 15 выход которого соединен с уттрявляюпим ттходом задающегогенератора. 1, Выход задающего генезяторя 1 соединетт с одним из ВходОВэкстремяхтьного регулятора 1 б и инфариацИОННЫМ ВХГтхтОтт КЛЮЧя 17, ИцфОрМВПИО. "НЫй ВХО;т, КЛЮЧя 18 ИОдКХНОЧЕН К.В;оду ц и егрятора 6, управляющие входы ключей 17 и 18 соединены с выходомбцокя 19 эталонных уровней. Быходгткхт:гттгей 17 и 18 через соответствуюциеаналого-цифровые преобразователи 20и 21 подключены к блоку 22 срявце -цтяя., соединенному с цифроаналоговымпреобразователем 23, соединенным сшпейфовым осциллографом 24 второйвход которого подключен к Выходу фазового детектора 5,Измеритель работает слецуютцим образом.Выходной сигнал зацающего генератора 1 поступает одновременно навход излучающего преобразователя 2,ца первый вход экстремального регу 5 10 15 20 21 30 35 40 45 50 лятора 16, на информационный вход ключа. 17 и на второй вход фазовогодетектора 5. Излучающий преобразователь 2 преобразует электрический сигнал в акустический сигнал ультразвуковой частоты, который, отражаясьот исследуемого объекта 3, поступаетна вход приемного преобразователя 4,где снова преобразуется в электрический сигнал, который регулируетсяпо амплитуде Выходным сигналом рассогласования экстремального регулятора 16. Экстремальный регулятор 16сравнивает по амплитудному значениювыходные сигналы задающего генератора 1 и приемного преобразователя 4и поддерживает их равенство, ЭтоОбеспечивает работу фазового детектора 5 в линейном режиме, что снижаетнелинейные искажения, Возникающиезя счет превышения амплитуды сигналана выходе приемного преобразователя 4линейного участка характеристики фазового детектора 5, а следовательно,повышает точность работы устройства.Выходной сигнал экстремального регулятора 16 поступает на первый входфазового детектора 5, ца второй входкоторого поступает опорный сигналс выхода генератора 1, Выходной сигнал приемного преобразователя 4 поступает также ня интегратор 6, гдеОн преобразуется в монотонно возрастающее напряжение, которое преобра"зователем 7 аналог-ступенька преобразуется в ступенчато изменяющеесянапряжение, Сигналы с Выхода преобразователя 7 поступают на входдифференциатора 8, где лреобразуются в импульсную последовательность. Причем импульсы данной последовательности имеют положительнуюполярность при Возрастании выходцого сигнала интегратора б и отрицательную при его уменьшении, Первый же отрицательный импульс, прошедший через диод 9, опрокидываеттриггер 10 и одновременно запускаетгенератор 11 тактовых импульсов,Сигнал логической единицы с инверсноговыхода триггера 10 поступает на первые входы элементов И 12 и И-НЕ 13,ца Вторые входы которых поступаетсиггнахт генератора 11 тактовых импульсов, При подстройке частоты задающего Генератора 1 в сторону резонанса выходкой сигнал интегратора 6возрастает по абсолютной величине,и полярность импульсов на выходе3 1254 дифференциатора 8 положительная. Черед диод 9 они не проходят, и триггер 10 сохраняет свое состояние. При достижении аналоговым выходным сигналом интегратора 6 экстремальной точки, соответствующей резонансиои частоте, первый отрицательный импульс, пройдя через диод 9, изменит состояние триггера 10, сигнал с инверсного выхода которого закроет 1 О элемент И-НЕ 13 и откроет элемент И 12. Импульсы генератора 11 в этом случае начнут поступать через открытый элемент И на первый вход коммутатора 14, В результате этого шаговый двигатель 15 сменит направление вращения и вследствие этого изменение частоты задающего генератора 1 будет происходить в обратную сторону, т,е, стремиться к резонансной. Выходной сигнал интегратора 6 снова начнет возрастать, импульсы дифференциатора 8 будут положительной полярности, и диод 9 закроется.Таким образом, система излучатель- объект-приемник будет работать на частоте задающего генератора 1, максимально приближенной к ее резонансной частоте, Выходной сигнал генератора 1 поступает на первый вход клю 30 ча 17, а на первый вход ключа 18 поступает пронормированный по амплитуде сигнал с выхода приемного пре" образователя 4, Так как между этими сигналами Фазовый сдвиг не остается постоянным, а зависит от параметров вибросигнала исследуемого объекта, ключи 17 и 18 срабатывают только в том случае, когда поступающие на их первые входы сигналы превьппают эталонный уровень ЬП, (фиг,26 ) на вто 40 рых входах, задаваемый блоком 19 эталонных уровней. В зависимости от того, на каком из ключей 17 и 18 начинает превалировать входной сигнал, превышающий эталонный уровень 60 , ф 5 начинает работать АЦН 20 или 21. Кодовые слова, соответствующие аналоговым величинам выходного сигнала задающего генератора 1 и выходного сигнала приемного преобразователя 4, поступают в цифровом виде в перецрограммируемые логические матрицы блока 22 сравнения кодов. На частотах вибросигнала ( 200 Гц эффект Доплера не проявляется и в этом случае при последовательном сравнении кодов в перепрограммируемых матрицах по суммирующему и вычитающему входам, разФ о р м у л а изобретения ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений, содержащий последовательно соединенные задающий гене 3 12543 ратор, излучающий преобразователь, взаимодействующий с исследуемым объектом, и приемный преобразователь, фазовый детектор, вход которого подключен к выхоцу задающего генератора,5 последовательйо соединенные интегратор, преобразователь аналог-ступенька и дифференциатор, выход которого через диод соединен с входом триггера и входом генератора тактовых 10 импульсов инверсный выход триггера подключен к входам схемы И и схемы И-НЕ, другие входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы подключены к комму татору, который соединен с щаговым двигателем, ,выход которого соединен с управляювгим входом задающего генератора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьппения точности и достоверности измерений параметров нестационарных вибропроцессоров, он 3 Ь Ьснабже экстремальным регулятором, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, второй вход соединен с выходом приемного преобразователя, а выход подключен к второму входу фазового детектора, последовательно соединенными первым ключом и первым аналого-цифровыг 1 преобразователем (А 151), последовательно соединенными вторым ключом и вторым АЦП, блоком эталонных уровней, выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей, вторые входы которьгх соединены соответственно с выходами задаюя;его генератора и экстремального регулятора 1 выхотть", - с входами блока сравнения Выход которого подключенпослецователгно соецпьепнь 1 м цийво - аналоговдгу преобразователю и щхеейфоному Осциллс 1 ряф"у т "ооон въ оц котРОО ГО подключен к вь 1 ход" Дязоново детектора.Зимок оррек аз 4711/45 Тираж 778 ВНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб