Анализатор виброакустических сигналов

1589069 можности калибровки, Анализатор виброакустических сигналов содержит оптически связанные источник 1 когерентного излучения, светоделитель 2, коллиматор 3, акустооптический модулятор 4, Фурье-объектив 5, масштабирующий объектив 6 и первый Фотоприемник 7, регистрирующий лишь дифференционные максимумы характеризуюУ 10 щие амплитудно-частотный спектр виброакустического сигнала. Влияние временной нестабильности мощности излучения лазера 1 компенсируется цепочкой, состоящей из второго Фотоприем 15 ,ника 9, стабилизатора 0 напряжения и генератора 11 развертки. Коррекция температурного дрейфа осуществляется с помощью блока 17 предустановки кода, генератора 11 развертки20 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для анализа спектра виброакустических сигналов,Целью изобретения является повышение точности анализа за счет уменьшения погрешностей, связанных с нестабильностью мощности источникаизлучения и температурного дрейфаэлементов анализатора расширенияполосы пропускания частот исследуемого сигнала и обеспечение возможности калибровки.На Фиг,1 приведена блок-схемапредлагаемого анализатора; на фиг.2блок-схема термостабилизирующего блока.Анализатор виброакустических сигналов содержит оптически связанныеисточник 1 когереитного излучения,светоделительный элемент 2, коллимармор 3, акустооптический модулятор(АОМ 4), фурье-объектив 5, масштабируюций объектив 6 и первьп фотоприемный блок 7, термостабилизирующий блок 8, последовательно соеди 50ненные второй фотоприемный блок .9,оптически связанньп со светоделительным элементом 2, стабилизатор 10 напряжения, генератор 11 развертки ииндикатор 12 аналоговых сигналов,55последовательно соединенные буферньп 3.усилитель 13, вход которого соединенс выходом первого Фотоприемного блока 7, первый аналого-цифровой преоби термостабилизирующего блока 8, механически связанного с первым фотоприемником 7, Калибровка анализатораи расширение полосы пропускания частот исследуемого сигнала осуществляется с помощью генератора 18 калибровочных сигналов и последовательносоединенных датчика 20 виброакустической эмиссии и первого предварительного усилителя 21, а также с по-.мощью общей цепи, состоящей из коммутатора 19, генератора 22 опорногонапряжения, балансного модулятора 23,аппроксимирующего модулятора 24, второго предварительного усилителя 25и усилителя 6 мощности, сигнал свыхода которого управляет пьезопреобразователем акустооптического модулятора 4 2 ил. разователь (АЦП) 14, выход которого соединен с вторым входом индикатора 12 аналоговых сигналов, первьп электронный ключ 15 и второй АЦП 161 вход которого соединен с вторым входом термостабилизирующего блока 8, блок 17 предустановки кода, выход которого соединен с вторым входом первого электронного ключа 15, последовательно соединенные генератор 18 калибровочных сигналов, вход которого соединен с вторым входом первого АЦП 14 и вторым выходом генератора 11 развертки и коммутатора 19, тре- . тий вход которого соединен с третьим выходом генератора 11 развертки и первым входом термостабилизирующего блока 8, последовательно соединенные датчик 20 виброакустической эмиссии и первьп предварительньп усилитель 21, выход которого соединен с вторым входом модулятора 19, генератор 22 опорного напряжения, последовательно соединенные балансный модулятор 23У первый вход которого соединен с выходом коммутатора 19, второй вход соединен с выходом генератора 22 опорного напряжения, аппроксимирующий блок 24, второй предварительньп усилитель 25 и первьп усилитель 26 мощности, выход которого соединен с электрическим входом ЛОМ 4, Термостабилизирующий блок 8 (Фиг,2) вы,полнен в виде второго электронного .ключа 27, первого и второго блоков5 1589028 и 29 выборкц ц хранения, формирователя 30 циклов, последовательно соединенных сумматора 31, первьп", и второй входы которого соединены ссответственно с выхадамц первого и второго5блоков 28 и 29 выборки и хранения,второго усилителя 32 мощности и термадвигателя 33, механически соединенного с первым Фотоприемным блоком 7,первый вход второго электронного ключа 27 соединен с входом Формирователя 30 циклов и является первым входом термостабилизирующего блока 8,второй ВхОд Второго электронного ключа 27 является вторым входом термостабилизируюцего блока .8, первый ивторой выходы второго электронногоключа 27 соединены соответственно спервьпи входами первого и второго 20блоков 28 и 29 выборки и храцения,вторые входы которых соединены соответственна с первым и вторым выходами формирователя 30 циклов,Анализатор виброакустических сигна-,лов работает слующим образом.Световой поток излучения расщепляется светоделительным элементом 2на два пучка, ортогонально направленных друг к другу, Первый пучок коллиматарам 3 расширяют да необходимогодиаметра и подают на входное окноАОИ 4, звукопровад которого в рабочем режиме представляет собой Фазовую дифракционную решетку. Параметрырешетки соответствуют параметрам исследуемого электрического сигналавибраакустической эмиссии, поступающего ат исследуемац системы через дат;чик 20 и электронную систему регистрации исследуемого сигнапа. В задней40Фокальной плоскости фурье-объектива5, расположенного эа вьгладцым окномдифракцианного АОИ 4, Формируют фурье-образ входного сигнала масштаб145которого увеличивают объективом 6для повышения разрешения основныхдифрзкционных экстремумов. ПервыйФотоприемный блок 7 на основе ПЗСприемника регистрирует лишь дифрак 50циаццые максимумы, характеризующиеамплитудно-частотный спектр виброакустцческога сигнала, причем непродифрагировавший поток 1 световогоизлучения отфильтровывают,Второй световой лучок излучения,расщепленного светаделительным элементам 2, поступает на чувствительнуюплощадку второго фотоприемного бло 696ка 9, выходное напряжение которогопоступает ца вход стабилизатора 10напряжения, а выходной сигнал последнего вносит коррекцию уровня напряжения генератора 11 развертки. Если уровень выходного сиги,ла Фотоприемного блока 9 возрастает на некоторую величину, стабилизатор 10напряжения уменьшает на такую жевеличину напряжение на выходе генератора 11 развертки для поддержания стабильной характеристики фотоприемного блока 7. Таким образом,влияние временной нестабильностимощности излучения на изменение об-.щего уровня регистрируемого сигналана выходе оптической системы анализатора исключено,Выходной видеосигнал ПЗС - приемника через буферный усилитель 13 поступает на вход первого АЦП 14, гдепреобразуется в цифровой код,Первый фотоприемньп блок 7 механически сопряжен с термостабилизирующим блоком 8, на вьходы которогопоступают сигналы от генератора 3 1развертки и от кодового выхода первого ключа 15, на который поступаетсигнал от блока 17 предустановки кода,.тат сигнал второй А 191 16 преобразует в цифровой код, а затем подают нацифровой выход системы для сопряже-ния ее с вычислительным устройствомобработки сигнала. Вторым выходомсистемы для сопряжения с вычислительным устройством является кодовьп выход блока 17 предустановки кода. Навходе термостабилизирующего блока 8установлен второй ключ 27, которыйосуществляет переключение блоков 28и 29 выборки и хранения сигналов сблока 17 предустановки кода, Выходные сигналы блоков 28 и 29 суммируют сумматором 31 и усиливают по мощности усилителем 32, Циклы записьстнрание сигналов осуществляет формирователь 30, Термодвигатель 33на каторьп поступает сигнал от второго услтеля 32 мощности, сопряженмеханически с ПЗС -приемником. Такимобразом, коррекцию положения чувствительных элементов ПЗС-приемникаосуществляют по температурному дрейфу системы.Сигнал вибраакустической эмиссиирегистрируют датчиком 20, установленным на исследуемом объекте. Выходной сигнал датчика 20 через пер 1589069вый предварительный усилитель 21 по-ступает на вход коммутатора 29. Коммутатор 19 осуществляет переключение исследуемого сигнала,и сигнала, поступающего от генератора 18 калиЬровочных сиг 5палов,что необходимо для повьппениягочности работы анализатор спектра.Капибровочньп сигнал имеет постсянную частоту 2 которую регистрируетперьый фотоприемный блок 7 в виде дифракционного максимума, Кроме того,на коммутатор 19 подают сигнал от генератора 11 развертки, соединенногос термостабилизирующим блоком 8 длякоррекции положения ПЗС-приемника относительно плоскости регистрируемогоизображения,Выходной сигнал коммутатора 19 по Оступает на балансньп модулятор 23,на который подают опорный высокочастотный гармонический сигнал от генератора 22 опорного напряжения, Спектрбалансно-модулиронанного сигнала на 25выходе модулятора 23 содержит спектральные компоненты на частотах Йо,исследуемого сигнала виброакустической эмиссии, сдвинутых вверх на частоту Г опорного сигнала, спектральная 3 ркомпонента по частоте Й, подавлена.Аппроксимирующий блок 24, на которьп 1.постугает балансно-модулированноеколебание выравнивает характеристику системы регистрации исследуемого35сигнала с тем, чтобы регистрироватьвысокочастотную область сигнала сдостаточным коэффициентом усиления понапряжению, Это обусловлено тем чтопри регистрации сигналов виброакусти- оческой эмиссии, напримср, н процессеобраЬотки деталей резанием, с ростомчастоты наблюдается снижение уровняамплитуды спектральных компонентов,.Аппроксисимированный сигнал усиливают по напряженпа вторым предварительным усилителем 25 для получения более высокого коэффициента усилениямощности, что необходимо для управле"ния пьезопреобразователем АОМ 4, Первый усилитель 2 б мощности формируетбалансно-модулированньп 1 сигнал, который поступает на сферически вогнутьппьезопреобразователь АОМ 4, причемодин электрод его секционирован, Сфе 5рически вогнутая поверхность пьезопре"образователя поз:валяет корректироватьамплитудно-частотную характеристикупьезоэлектрического преобразователя в сторону расширения полосы пропускания частот,Секционирование электрода, сопряженного с звукопроводом АОМ 4, такжеосуществляет расширение полосьпропускания пьезопреобразователя, что неоЬходимо для более точного анализаспектра исследуемых виброакустическихсигналов,Формула изобретения Анализатор нибро;.кустических сиг - налов, содержащий оптически связанные источник когерентного оптического из:учения светоделительный элемент. ко.: пматор, акустооптический модулятор, фурье-объектив и первый фотоприемный, блок, датчик виброакустической эмиссии и усилитель, выход которого соединен с электрическим входом акустооптического модулятора, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения точности анализа. он снабжен масытабирующим объективом, расположенным между фурье- объективоми первым фотоприемным блоком термостабилизирующим блоком, последовательно соединенными вторым фотоприемным блоком, оптически связанным со светоделительным элементом, стабилизатором напряжения, генератором развертки и индикатором аналоговых сигналон, последовательно соединенньпи буферным усилителем, вход которого соединен с входом первого фотоприемного блока, первым аналогоцифровым преобразователем выход которого соединен с вторым входом индикатора аналоговых сигналов, первым электронным ключом и вторым аналогоцифровым преобразователем, блоком предстзновки кодл ВыхОд которо 10 соединен с вторым входом первого электронного ключа, последовательно соединенными генератором калибровочных сигналов, вход которого соединен с вторым входом первого аналого-цифрового преобразователя и вторым выходом генератора развертки, коммутатором, балансным модулятором и аппроксимирующим блоком, выход которого соединен с входом усилителя, первым предварительным усилителем, вход которого соединен с выходом датчика виброакустической эмиссии выход - соединен с вторым входом коммутатора, третий вход которого соединен с третьим выходки генератора развертки и10 1589069 10 Составитель С.Конюховедактор Т,Парфенова Техред П.Сердюкова Корректо о Тираж 419 ственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РаЗаказ 2531 писное ИИПИ Госу тениям н открытиямская наб., д. 4/5 и Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина первым входом термостабилизирующего блока, генератором опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом балансного модулятора четверУ5 тый выход генератора развертки соединен с электрическим входом первого фотоприемного блока и третьим входом первого электронного ключа, выход которого соединен с вторым входом термостабилизнрующего блока, усили-, тель выполнен в виде последовательно соединенных второго предварительного усилителя и первого усилителя мощности, термостабилизирующий блок выполнен в виде электронного ключа, первого и второго блоков выборки и хранения, формирователя циклов, последовательно соединенных сумматора,второго усилителя мощности и термодвигателя, механически соединенногос первым Фотоприемным блоком, первьпвход второго электронного ключа соединен с входом формирователя циклови является первым входом термостабилизируюцего блока, второй вход второго электронного ключа является вторым входом термостабилизирующего блока, первый и второй выходы второгоэлектронного ключа соединены соответственно с первыми входами первого ивторого блоков выборки и хранения,вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выхо-дами формирователя ц.пслов, а выходы -соответственно с первым и вторым вхо.-,дами сумматора,.