Измеритель виброперемещений

(19) (11) А 1 21/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОСУДАРСТВЕННЬ 1 Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯПРИ ПЮТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1) Отделение Всесоюзного научноисследовательского проектно-конструкторского и технологического института источников тока Научнопроизводственного объединения "Квантс опытным производством(56) Авторское свидетельство СССРВ 1293496, кл . О 01 Н 9/00, 1987.(5 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цельюизобретения является повышение информативности за счет измерения также и фазового сдвига между сигналомзадающего генератора и сигналом,соответствующим колебаниям платформывибропреобраэователя. Синусоидальныйсигнал с выхода задающего генератора1 поступает на вибропреобразователь3, подвижная платформа которого сов ерша.ет колебания по закону А=А,з 1 п (Я С),2где А - амплитуда колебаний платформы; Я - частота колебаний платформы; д - угол фазового сдвига между колебанием платформы и сигналом4задающего генератора 1. Колебания платформы преобразуются в электрические преобразователем 10 перемещений. На вибропреобраэователе закреплено подвижное зеркало интерферометра 4 Майкельсона, с помощью которого осуществляется измерение амплитуды колебаний платформы вибропреобразователя 3. Измерение фазового сдвига осуществляется путем перенесения его на опорную частоту й, формируемую полосовым фильтром 18, при этом осуществляются операции выборки сигналов, поступающих в элементы 12 и 13 выборки-хранения с выхода преобразователя 10 перемещений и квадратурных сигналов дополнительных выходов задающего генератора 1, множение сигналов поступающих на перемножители 14 и 15, в которых происходит перемножение этих сигналов с опорными от полосового фильтра 18, и далее суммирование на сумматоре 21. 1 ил.г11 з не те зе отцо сГся к к онт 1 ольэоизмерцтельцой технике и может бытьиспользовано для калибровки вцбропреобразователей .5Цельо изобретения является повышение ив 1 орматиэцости за счет измерения также и Фазового сдвига мееду сиг-,налом задающего генератора ц сигналом,соответствующим колебаниям платформы 10вибро рсобразователя.На чертеже представлена блок-схема устройства,Уст 1 эоиство содержит .задающии 1 енератор 1 (СГ 1) с одни основным иОдвумя дополнительными выходами 0и " 9 0 " , усилитель 2 , вх од которогос о едц цс и с основным выходом 3 Г 1 ,вцброцрр. онатель 3, вхд кот рого снедиец с зыходом усилителя 2, 20ицтеферометрМайкельсона, подвижное зеркало которого(це пок,вано)закрепцецо ца вибропрсобразонателе 3,последовательно соедицецзв е приемник5, оптически связанный с выходом интор 1 ерозетра , Формироватеэь 6 прямоугольц, х импульсов (П 11 6), первыйкоммутатор 7, ключ 8 и счетчик 9,преобр;эзовтель 10 перемещений, со -едицеццп с подвижной платформой вибропреобраовзтеля 3, первый Формирователь 11, вход которого соединен сгьэходом црбр,зователя 10 перемещений, первый ц второй элементы 12 и13 выб 1 кц - хрнцегпя (первый ЭВХ 12 ивторои ЭВХ 1 З), входы котс рых соединены соответственно с дополццтельны -ми выходамц "0 " и "90 " ЗГ 1 а управлящи; входы соедццеп с выходомпервого ормцровагеля 11, перзый ивторой умцожители 14 и 15, управляющие входы которых соединены, соответственно с выходами первого ЭВХ 12 иЭВХ 13, послеаовательзо соединенныекварц в.й генератор 16, первый дели 4 этель 17 частоты, полосовой Фильтр 18,Фазосднц,этелз 19 и второй Фор,провватель О выход кзарцевого гецератора 16 соединен также с вторьцз входомпервого коммутатора 7, опорные входы50первого и второго умножителей 14 и15 соедиец. соответственно с выходом Фазосднигателя 19 и выходом Фцльтра 18, ээоследовательно соедпзенцыесумматор 1, входы которго соедизезь," . - частот сигнала ЗГ 1, поступает с выхода 3," 1 на усилитель 2 ц ца таймер 25. Усиленный сигнал с усилителя 2 поступает ца вцбропреобразователь 3, подвижная платформа коорого совершает клебаэпзя. Л = Л, 3 1 и (я . - 1 ) (2 ) амплитуда колебаний платформы, мкм;частота колебаний платформызугол Фазового сдвига между колебанием платформы и сигналом ЗГ де Ло Запуск таймера 25 осуществляется импульсом с нычислитепьного блока 28. Т.зймер 25 Формируен прямоугольный импульс длительностьо, равной длительнос 1 и периода колебаний платформы вибропреобразователя 3, который ос утает ца первый вход второго коммутатора 26. Сигналы с приемника 5 поступают на ФПИ 6, где формируются в прямоугольные импульсы, соответствующие максимумам Фототока и далее поступают ца первый вход первого коммутатора 7. По сигналу "лог.1" с вычислительного блока 28 первый коммутатор 7 пропускает прямоугольные тороэ соедицеэ с выходом второго формирователя 20, а К-вход соединен с выходом второго делителя 23, последовательно соединенные таймер 25, первыйвход которого соединен с основнымвыходом ЗГ 1, второй коммутатор 26 итриггер 27 разрешения считывания, выход второго коммутатора 26 соединентакже с управляющим входом ключа 8,а второй вход - с цых,дом 0-триггера24 и вычислительный блок 28, первыйи второй входы которого соединенысоответственно с выходом счетчика 9и выходом триггера 27 разрешения считывания, первый выход соединен с вторым входом т;ймера 25, второй выход.оедицец с вторыми входами счетчика 9и триггера 27 разрешеция считывания,а трстий вн;ход оедиэец с управляющими входами п.рвео 7 э; второго 26 коммутаторов.Измерцтелэ. виб 1 оперемецеций работает сзэедузим с эра зом,Сцгцал вида(12) 5 1506импульсы с ФПИ 6 на вход ключа 8, анторой коммутатор 26 пропускает сигнал с таймера 25, который открываетключ 8 на время действия импульса,равное длительности периода колеба 5ний платформы вибропреобраэователя 3.Счетчик 9 подсчитывает количество импульсов, Импульс с таймера 25, проходя через второй коммутатор 26, задним 1 Офронтом устанавливает триггер 27 разрешения считывания в "лог.1";и сигналразрешения поступает на вычислительный блок 28, который считывает информацию со счетчика 9. 15В вычислительном блоке 28 количество импульсов, подсчитанное за одинпериод, умножается на число 9/8, ина индикаторе вычислительного блока28 индицируется амплитуда А колебаний(н мкм),где И - количество импульсов- длина волны интерферометРа 4, мкм.Преобразователь 10 перемещений, соединенный с подвижной платформой вибропреобразователя 3, преобразует механические колебания в электрический сигнал вида: где Д - частота колебаний платформы,Ц 1 - угол фазового сдвига между35колебаниями платформы и сигналом ЗГ 1,Преобразователь 1 О перемещенийимеет малую инерционность и практически не вносит дополнительного фазово Ого сдвига. В качестве преобразователя перемещений использован, например,механотрон.Квадратурные сигналы с дополнительных выходов ЗГ 1 поступают на первые входы соответственно ЭВХ 12 и 13. При переходе сигнала Б (формула 4 ) через нуль вЭВХ 2 и 13 происходит выборка сигнала. Сигналы вида ного и второго умножителей 14 и 15.Кварцевый генератор 16 вырабатывает напряжение, поступающее на вход первого делителя 17 и на второй вход первого коммутатора 7. Фильтр 18 формирует гармонический сигнал с частотой Й, меньшей частоты Р кварцевого генератора 16 н 3,6 10 раз. С выхода фильтра 18 напряжение видашУ, ндпйй (9) где Я = 2 пГ,подается иа опорный вход второго умножителя 15 и на вход фаэосдвигатеоля 19 (на 90 ) с выхода которого сигнал вида соз 2 Сподается на опорный вход первого умножителя 14, В сумматоре 21 сигналыс выходов первого и второго умножителей 14 и 15 суммируются, и напряжение на его выходе имеет види /иБ, = КП Б соз(а - У ) (11)Таким образом, измеряемый фазовыйсдвиг перенесен на опорную частотуЯ, формируемую фильтром 18. Второй итретий формирователи 20 и 22 формируют из сигналов П н Б (формулы(1 0) и (11 управляющие импульсы, сигнал с третьего формирователя 22 поступает на вход второго делителя 23, который делит частоту импульсов на два,Импульсы с выхода второго формирователя 20 положительным перепадомопрокидывают Р-триггер 24, если наего К-вход с выхода второго делителя поступает сигнал лог.". Этопроисходитпри условии перехода через,ноль напряжения с выхода второгоформирователя 20. Импульс с выходавторого делителя 23 отрицательнымперепадом устанавливает 0-триггер 24в нулевое состояние. Время, в течение которого на выходе 0-триггера 24присутствует сигнал лог. , определяется какт т зп, (7) У = П созе. (8)с выходов ЭВХ 12 и 13 поступают науправляющие входы соответственно пер. Импульс с выхода 0-триггера 24 поступает на второй вход второго коммутатора 26,Под воэдейстнием управляющего сигнала "лог.О" с вычислительного блока 28 первый коммутатор 7 про 1506 273пускает иИу.ьсь часто гой Г с кварцевого генератора 16 на вход ключа 8, а второй коммутатор 26 пропускает сиг. налвременных ворот Ь 1 с выхода5 0-триггера 24, который открывает ключ 8 на вфремяСчетчик 9 за время Ь Е, подсчитьвает количество импульсовБ ЬсГ = - Гй,13) Если коэффициент деления первогоГ, пделителя7 К = - = 3,61 О, то Х 15,14) 11 ессьг с Выхода 0-триггера 24, проходя через второй коммутатор 26, по 20 ступает ца вход триггера 27 разрешения считывания и своим задним фрснто ;станавпцвает его в лог,1 , и сигнал,Формула изобретения 50 Измеритель вибрпперемещений, содержащий последовательно соеепцецце задающий генератор, усилитель и Вибропреобраэователь, интерферометр Майкельсона, подвижное зеркало, которое закреплено на вибропреобразоВателе, приемник, оптически связанный с Вьходом интерферометра Майкельсоца, формирователь прямоугальразрешения поступает ца вычислительцый блок8, который счи 1 всет информацию со счетчика 9, а на ицдикагоре вичислцтеьцого блока 28 ицдидируется значение угла фазового сдвига между с.игнап; ЗГ 1 и колебаниями тлатф рмь30 вибропреобр.эователя 3.ПЕРЕс,ацаОЫ ИЗМЕРЕНИЯ СЬПТУДЬ колесация и уг фазового:двига, им - ПУЛЬСО)1 С ВОРОГО ВЫХОДа ВЫЕГсИТЕЛ ного блока 28 производится сброс счс в чика 9 и триеггера 27 разрешения счи тын ани 5 В исходцОе сос тоян 1 е .Таки образом, по сравнению с из-. вестным предлгэгаемый иэмеригеь виброперемененея производит помимо измерения амплитудь механических колебаний подвижнои платформы вибропреобееазователя 3 измерения угла фазового сдвига между сигналом задаюнего генератора 1 и сигналом, соответс.нВующим колебаниям платформы ви ро преобразователя 3,ных имцульсон, вход ксторого соединен с выходом приемника интерферометра, таймер, Нерв п вход которого соединен с Выкодом задающего генератора, ключ счстчик, первы 1 вход которого соединен с выходом кпча триггер разрешения считывания и вычислительный блок, первый и второй входы которого соедицс.,1 соотвеветственцо свыходом счетчика и выходом триггера разрешения считьвацил, а первый выход сосдццен с вгсрим входом таймера, и второй выход - с Вторыми входами .четчика и григ ера разрешения считывания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьш;ения информаТВ. ГТИ 1 с ст ИГЕ 1 сц 51 Танжс И фа.свого .Дв 1,м "ъд,. сцгца.ох заДВЮШЕГО ГЦЕР,о;,1 И ГП ЦаЛОМ, СООтвстСтву"Нн .С.С б;1 М ПяатфОрМЫ Вибропреог разо :геля, оц снабженреобра ователем с роменеций, соеди - нецн нм с пд,д нй ппатформой, вибро- ИРсобР1,тс 1511 спе1 РНРовгтсЕМ .КО,. сО тсОГ Г ОЕДИ 1 ЕН С ВЫХОДОМ претбгс 01 атс 51 црее",ен 11 ДВумя ЭЛС:15 Г 1.111 С срКИ КрсцсНИЧ ВХОДЫК ГОРЫК .Г. г С: с гОТ 1 ЕТГТНЕцо СВ; гдаИ ") " И "90 ад 1 НЕ гЕНЕЦсОа, аПРа .:.;ЩИЕ ." "Н ОЕД:НЕВ ск Р ,дрс 1 риреатся дву" МЯ УИНжинс И,;,ПРаЗЛЯ ЩИЕ ВХОДЫ,т;рых соедиьсн с 1 иксдам; Соответстующех . Омецто ь.б Вк; - хране1 и, гс.,1 сост пьс сд 1 е 1 цымг1 Р,РВМ 1.:Р;ГГРГМ ГгР)1 .,.1" : лс и чэс"оты, пслосоным фильтр" м,фаэосдцигатсля и вторим формироватсем, 1 тор 5 ие Входы первого и второгоуно.ителе СоедицецыОответственцо с Выходом фазсдв 1 гателя и Выходом полосового фльтра, последовательносоедин:Иными сумматором, входы которо Р Г едесны Г .лотстствснцо с Выхо дси срв го и Второгс умножителей, ТРЕТЬИМ фОгМИРОВатЕЛЕМ И ВТОРЫМ ДЕЛ- те ,м частты, 1)-триггером счетный якод кото ого соединен с выходом Вт рог формирователя, а К-вход - свыходом второго делителя частоты,;срвым ц вприм коммутаторами, пер- ВЫЕ ВХОДЫ КОТОРЫХ СОС:ДИНЕНЫ СООтВЕтстценно с Выходом формирователя прямоугольных 11 ульсов и выходом таймовра, вторые Входы- с выходом кварце- ВОГО ГЕНЕРатоРа И сХОДОМ П-ТРИГГЕРаа управляющие входы - с третьим выходом ВьчислитегьОго блока, вход управления10 506273 коммутатора, а выход первого коммутатора соединен с входом ключа,Составитель О. Смирнов Техред А,Кравчук Корректор О. Ципле Редактор В. Бугренкова Заказ 5418/42 Тираж 683 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раущская наб Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 О 1 ключа и вход триггера разрешения считывания соединены с выходом второго открытиям при ГКНТ СССР д. 4/5