EA022138B1 - Method for measuring amplitude of object vibration - Google Patents

Method for measuring amplitude of object vibration Download PDF

Info

Publication number
EA022138B1
EA022138B1 EA201200663A EA201200663A EA022138B1 EA 022138 B1 EA022138 B1 EA 022138B1 EA 201200663 A EA201200663 A EA 201200663A EA 201200663 A EA201200663 A EA 201200663A EA 022138 B1 EA022138 B1 EA 022138B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
signal
frequency
vibration
amplitude
reflected
Prior art date
Application number
EA201200663A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201200663A1 (en
Inventor
Александр Иванович Волковец
Александр Владимирович Гусинский
Анатолий Михайлович Кострикин
Виктор Евгеньевич Самонов
Original Assignee
Учреждение Образования "Белорусский Государственный Университет Информатики И Радиоэлектроники"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Образования "Белорусский Государственный Университет Информатики И Радиоэлектроники" filed Critical Учреждение Образования "Белорусский Государственный Университет Информатики И Радиоэлектроники"
Priority to EA201200663A priority Critical patent/EA022138B1/en
Publication of EA201200663A1 publication Critical patent/EA201200663A1/en
Publication of EA022138B1 publication Critical patent/EA022138B1/en

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

The invention relates to measuring technology and can be used for noncontact measuring vibration amplitude in heat-and-power engineering, gas industry, machinery construction, aircraft construction and other industries. The technical result is aimed at increasing accuracy of measuring vibration amplitude and simplification of design of microwave path of the noncontact measuring vibration amplitude to minimize its overall dimensions. The assigned task is characterized in that a test object is probed by a microwave signal using an antenna with alternating frequency short-wave region of millimeter range wave length, wherein a balance mixer receives a part of a probing signal and a signal reflected from the vibrating object.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения амплитуды вибрации в теплоэнергетике, газовой промышленности, машиностроении, авиастроении и других областях.The invention relates to measuring equipment and can be used for non-contact measurement of the amplitude of vibration in the power system, gas industry, mechanical engineering, aircraft manufacturing and other fields.

Известен бесконтактный радиоволновой способ измерения амплитуды вибрации, реализованный в радаре для обнаружения вибрации [1], заключающийся в том, что зондируют с помощью основной антенны исследуемый объект СВЧ-сигналом фиксированной несущей частоты Г0, принимают от исследуемого объекта отраженный СВЧ-сигнал видаKnown non-contact radio wave method of measuring the amplitude of vibration, implemented in a radar for detecting vibration [1], which consists in probing the object under study with a microwave signal of a fixed carrier frequency G 0 , receiving a reflected microwave signal of the form

где А1 - амплитуда отраженного сигнала;where A 1 is the amplitude of the reflected signal;

Г0 - несущая частота зондирующего сигнала;G 0 - carrier frequency of the probing signal;

φ1 - фазовый сдвиг отраженного сигнала в СВЧ измерительном тракте на выходе комплексного балансного смесителя;φ 1 - phase shift of the reflected signal in the microwave measuring path at the output of the integrated balanced mixer;

φΒ(ΐ)=φΒΜ 5Й1 2πίΒΐ - изменение фазы отраженного сигнала под влиянием вибрации исследуемого объекта;φ Β (ΐ) = φ Β Μ 5J1 2πί Β ΐ - phase change of the reflected signal under the influence of vibration of the studied object;

φΒΜ - амплитудное значение изменения фазы отраженного сигнала под влиянием вибрации исследуемого объекта;φ ΒΜ is the amplitude value of the phase change of the reflected signal under the influence of vibration of the studied object;

ίΒ - частота вибрации;ί Β - vibration frequency;

смешивают в комплексном балансном смесителе отраженный сигнал с опорным сигналом, в качестве которого берут часть зондирующего сигнала, и получают после фильтрации и усиления на выходе комплексного балансного смесителя квадратурные сигналы И1(1) и И2(1) видаthey mix the reflected signal with a reference signal in a complex balanced mixer, which is used as a part of the probing signal, and, after filtering and amplifying the output of the complex balanced mixer, quadrature signals I 1 (1) and I 2 (1) of the form

1/,0) = |4Д2соз[(^| -<М + М')]’ где А2 - амплитуда опорного сигнала;1 /, 0) = | 4D 2 cos [(^ | - <M + M ')]' where A 2 is the amplitude of the reference signal;

φ2 - фазовый сдвиг между опорным сигналом на входе комплексного балансного смесителя и исходным зондирующим сигналом;φ 2 - phase shift between the reference signal at the input of the complex balanced mixer and the original probing signal;

калибровочная процедура включает в себя снятие множества значений сигналов И1(1), И2(1), и после их усреднения (при этом среднее значение φΒ(ΐ) стремится к нулю) рассчитываются значения А1 и (φ1 φ2); с учетом этих рассчитанных значений с помощью регулируемых СВЧ-аттенюатора и фазовращателя воспроизводят дополнительный зондирующий СВЧ-сигнал, который после отражения от поверхности дополнительной антенны имеет амплитуду А! и фазовый сдвиг (φι-φ2)0 =φι-φ2+π; так как этот сигнал складывается с отраженным сигналом, то на выходе комплексного балансного смесителя будут квадратурные сигналы видаcalibration procedure involves removal of a plurality of signal values and one (1), and 2 (1) and after homogenization (the average value of φ Β (ΐ) tends to zero) calculated values of k 1 and (φ 1, φ 2) ; taking these calculated values into account, using an adjustable microwave attenuator and phase shifter, an additional sounding microwave signal is reproduced, which after reflection from the surface of the additional antenna has an amplitude of A! and phase shift (φι-φ 2 ) 0 = φι-φ 2 + π; since this signal is combined with the reflected signal, then at the output of the complex balanced mixer there will be quadrature signals of the form

амплитуда выходного сигнала И2(1) будет пропорциональна амплитуде вибрации ΌΜ Сthe amplitude of the output signal And 2 (1) will be proportional to the amplitude of the vibration Ό Μ C

-ψα>·ΐ' где С - скорость света.-ψα> · ΐ 'where C is the speed of light.

Однако данный способ, несмотря на обеспечение высокой чувствительности измерения благодаря использованию комплексного балансного смесителя, имеет ряд недостатков: во-первых, сложность и трудоемкость калибровочной процедуры, которая должна проводиться на месте установки измерителя амплитуды вибрации, и вследствие этого невозможность автоматизации процесса измерения (из-за необходимости использования регулирующей системы - регулируемых СВЧ-аттенюатора и фазовращателя); во-вторых, ограничение верхнего значения измеряемой амплитуды вибрации из-за необходимости выполнения условия малости значения φΒΜ.However, this method, despite the provision of high measurement sensitivity due to the use of an integrated balanced mixer, has several disadvantages: firstly, the complexity and complexity of the calibration procedure, which should be carried out at the installation site of the vibration amplitude meter, and as a result, the measurement process cannot be automated (because for the need to use a regulatory system - adjustable microwave attenuator and phase shifter); secondly, the limitation of the upper value of the measured amplitude of the vibration due to the need to fulfill the condition of smallness of the value of φ ΒΜ .

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является бесконтактный радиоволновой способ измерения вибрации [2], заключающийся в том, что объект посредством антенны зондируют СВЧсигналом фиксированной несущей частоты в коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн, принимают отраженный от исследуемого объекта сигнал 8,(1) видаClosest to the proposed invention is a non-contact radio wave method for measuring vibration [2], which consists in the fact that the object is probed by an antenna with a microwave signal of a fixed carrier frequency in the short-wave part of the millimeter wavelength range using an antenna, and a signal 8, (1) of the form

смешивают в комплексном балансном смесителе отраженный сигнал с опорным сигналом, в качестве которого берут часть зондирующего сигнала, и получают после фильтрации и усиления на выходе комплексного балансного смесителя квадратурные сигналы и,(1) и И2(1) видаthey mix the reflected signal with the reference signal in a complex balanced mixer, as a part of the probing signal, and receive, after filtering and amplifying the output of the complex balanced mixer, quadrature signals and, (1) and And 2 (1) of the form

- 1 022138- 1 022138

преобразуют сигналы υ,(1) и И2(1) в цифровую форму в виде набора мгновенных значений иДр) и υ2(ΐι) посредством быстродействующего двухканального аналого-цифрового преобразователя, частоту опроса которого выбирают много большей максимального значения частоты вибрации исследуемого объекта, для каждой пары полученных значений иДО и υ21) вычисляют мгновенные значения фазового сдвига φι по выражениюconvert the signals υ, (1) and And 2 (1) into digital form in the form of a set of instantaneous values of ID) and υ 2 (ΐι) by means of a high-speed two-channel analog-to-digital converter, the polling frequency of which is chosen much higher than the maximum value of the vibration frequency of the studied object, for each pair of obtained values of IDO and υ 21 ) calculate the instantaneous values of the phase shift φι by the expression

из полученных значений φ, определяют φΜΙΝ и φΜΑΧ, вычисляют значение φΒΜ по выражению _ Ψμαχ ~ Фмм ‘from the obtained values of φ, determine φ ΜΙΝ and φ ΜΑΧ , calculate the value of φ ΒΜ by the expression _ Ψμαχ ~ Fmm '

Ψβμ 2 ’ а амплитуду вибрации ΌΜ определяют по выражениюΨβμ 2 'and the vibration amplitude Ό Μ is determined by the expression

Приведенный бесконтактный радиоволновой способ измерения свободен от недостатков, свойственных способу [1]. Однако недостатками и этого способа являются большие габариты измерителя амплитуды вибрации из-за сложности конструкции СВЧ-тракта с использованием комплексного балансного смесителя;The above non-contact radio wave measurement method is free from the disadvantages inherent in the method [1]. However, the disadvantages of this method are the large dimensions of the vibration amplitude meter due to the complexity of the design of the microwave path using an integrated balanced mixer;

ограничение точности измерения амплитуды вибрации из-за неидентичности параметров каналов при двухканальном преобразовании сигналов в комплексном балансном смесителе.limitation of the accuracy of measuring the amplitude of vibration due to the non-identical channel parameters during two-channel signal conversion in a complex balanced mixer.

Задача изобретения - повышение точности измерения амплитуды вибрации и упрощение конструкции СВЧ-тракта измерителя для минимизации его габаритных размеров.The objective of the invention is to increase the accuracy of measuring the amplitude of vibration and simplifying the design of the microwave path of the meter to minimize its overall dimensions.

Задача достигается тем, что в известном бесконтактном радиоволновом способе измерения амплитуды вибрации отсутствует комплексный балансный смеситель, а для обеспечения проведения измерения амплитуды вибрации спектр сигнала вибрации линейно переносится на промежуточную частоту с последующей его обработкой в цифровом квадратурном смесителе. Для этого исследуемый объект посредством антенны зондируют СВЧ-сигналом с периодически изменяющейся частотой в коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн, при этом на смеситель поступает часть зондирующего сигнала видаThe task is achieved by the fact that in the known non-contact radio wave method for measuring the amplitude of vibration there is no complex balanced mixer, and to ensure the measurement of the amplitude of vibration, the spectrum of the vibration signal is linearly transferred to the intermediate frequency with its subsequent processing in a digital quadrature mixer. To do this, the object under investigation is probed by means of an antenna with a microwave signal with a periodically changing frequency in the short-wave part of the millimeter wavelength range, while part of the probing signal of the form enters the mixer

5,,(/) = 4, сокрл-ГД/)], где Рн(1) - закон изменения частоты зондирующего сигнала, описываемый выражением Рн(1)=Го+Р(1);5 ,, (/) = 4, SSCR-GD /)], where P n (1) is the law of change in the frequency of the probe signal, described by the expression Pn (1) = Go + P (1);

Го - постоянная составляющая несущей частоты зондирующего сигнала;G0 is the constant component of the carrier frequency of the probe signal;

' - переменная составляющая несущей частоты зондирующего сигнала, изменяющая за период Т значение частоты от 0 до Рм ;'- a variable component of the carrier frequency of the probe signal, changing over a period T the frequency value from 0 to R m ;

Рм - величины девиации частоты, которая рассчитывается и обеспечивается исходя из известного расстояния до исследуемого объекта Ь согласно формуле = — А' 2/.P m - the magnitude of the frequency deviation, which is calculated and provided on the basis of the known distance to the test object b according to the formula = - A '2 /.

и отраженный от вибрирующего объекта сигналand the signal reflected from the vibrating object

5, (/) = Л, соз[2л-Г„ (ί) + φν (/) + φί (ί)], где Α0, Α1 - амплитуды части зондирующего и отраженного сигналов;5, (/) = Л, cos [2l-Г „(ί) + φ ν (/) + φ ί (ί)], where Α 0 , Α 1 are the amplitudes of the part of the probing and reflected signals;

φι,(Ι) - фазовый сдвиг отраженного сигнала в СВЧ измерительном тракте на выходе балансного смесителя, определяемый расстоянием до исследуемого объекта Ь и значением несущей частоты Рн(1);φι, (Ι) is the phase shift of the reflected signal in the microwave measuring path at the output of the balanced mixer, determined by the distance to the test object b and the value of the carrier frequency P n (1);

сигналы δ0(ί) и δ,(1) смешивают в балансном смесителе, а на его выходе выделяется разностная составляющая, при этом суммарная составляющая, имеющая удвоенную несущую частоту, отфильтровывается. Выделяемый сигнал будет иметь вид (0 = 4-,и соз[2л-Г/71,Г + φ,0 + φΒ (/)], где АСМ - амплитуда сигнала на выходе смесителя;the signals δ 0 (ί) and δ, (1) are mixed in a balanced mixer, and a difference component is extracted at its output, while the total component having a double carrier frequency is filtered out. The extracted signal will have the form (0 = 4-, and cos [2l-G / 71 , G + φ, 0 + φ Β (/)], where A SM is the signal amplitude at the mixer output;

- 2 022138 . 4τί,/0 С <Ри>- 2 022138. 4τί, / 0 С <Ри>

- постоянный набег фазы отраженного сигнала на частоте Г,; сигнал 8См(т) преобразуют в цифровую форму в виде набора мгновенных значений §см(£) посредством одноканального быстродействующего аналого-цифрового преобразователя, частоту дискретизации которого выбирают много большей частоты Р ПЧ;- a constant phase incursion of the reflected signal at a frequency G; the signal 8 C m (t) is converted into digital form in the form of a set of instantaneous values § cm (£) by means of a single-channel high-speed analog-to-digital converter, the sampling frequency of which is chosen at a much higher frequency P IF ;

производят цифровое формирование мгновенных значений опорных напряжений вида Ц (/,) = ¢08(2^,/,), (()~ йп(2я· Рпч1,), и перемножение их с мгновенными значениями сигнала 8см(й) с последующей цифровой фильтрацией для получения квадратурных сигналов, содержащих информацию о фазеdigitally generate the instantaneous values of the reference stresses of the form C (/,) = ¢ 08 (2 ^, /,), (() ~ нп (2я · Р pc 1,), and multiplying them with instantaneous values of the signal of 8 cm (th) followed by digital filtering to obtain quadrature signals containing phase information

для каждой пары полученных значений и3(11) и υ4(ίι) вычисляют мгновенные значения фазового сдвига φ, по формулеfor each pair of obtained values and 3 (1 1 ) and υ 4 (ίι) calculate the instantaneous values of the phase shift φ, according to the formula

Л (АL (A

А,)’ из полученных значений φ;, определяют φΜΙΝ и φΜΑΧ, вычисляют значение φΒΜ по выражению:A,) 'from the obtained values of φ ; , determine φ ΜΙΝ and φ ΜΑΧ , calculate the value of φ ΒΜ by the expression:

_ 'Т:< — Ά1?._ 'T: <- Ά 1 ?.

’ а амплитуду вибрации Им определяют по выражению С'and the amplitude of the vibration And m is determined by the expression C

-фвм ·-fwm

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается принципом формирования зондирующего СВЧ-сигнала, несущая частота которого Рн(1) периодически по линейному закону изменяется на частоту Р(1) в коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн, что позволяет реализовать цифровую квадратурную обработку сигнала, используя вместо комплексного балансного смесителя с двумя выходами обычный смеситель с одним выходом и одноканальный быстродействующий аналогово-цифровой преобразователь, а также при формировании цифровым способом опорных напряжений И1(11) и υ2(ΐ,) для получения квадратурных составляющих сигнала и измерения амплитуды вибрации Им, обеспечить у них точный сдвиг фазы на π/2.A comparative analysis with the prototype shows that the inventive method differs in the principle of generating a probe microwave signal, the carrier frequency of which R n (1) periodically linearly changes to the frequency P (1) in the short-wavelength part of the millimeter wavelength range, which allows digital quadrature processing signal, instead of a complex balanced mixer with two outputs, using a conventional mixer with one output and a single-channel high-speed analog-to-digital converter, as well as Hovhan digitally reference voltages and one (1 1) and υ 2 (ΐ,) for obtaining the quadrature components of the signal and measuring the amplitude of the vibration and m, to ensure their precise phase shift of π / 2.

Это позволяет уменьшить погрешность измерения амплитуды вибрации за счет устранения неидентичности параметров при аналоговой двухканальной квадратурной обработке сигналов за счет точного формирования цифровым способом опорных сигналов υ1(ί;) и υ2(1ί) в цифровом квадратурном детекторе, значительно упростить конструкцию СВЧ тракта и соответственно значительно уменьшить габаритные размеры измерителя за счет использования обычного смесителя вместо комплексного балансного смесителя, используемого в измерителях, приведенных в [1, 2].This makes it possible to reduce the error in measuring the amplitude of vibration by eliminating the non-identity of parameters during analog two-channel quadrature signal processing due to the exact digital generation of reference signals υ 1 (ί;) and υ 2 (1ί) in a digital quadrature detector, and to significantly simplify the design of the microwave path and, accordingly, significantly reduce the overall dimensions of the meter by using a conventional mixer instead of the complex balanced mixer used in the meters given in [1, 2].

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, где представлена структурная схема измерителя амплитуды вибрации, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ.The proposed method is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of a vibration amplitude meter with which the proposed method can be implemented.

Измеритель, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ, содержит СВЧгенератор (Г) 1 с электрической перестройкой частоты, выход которого соединен со входом делителя мощности (ДМ) 2, первый выход которого через направленный ответвитель (НО) 3 подключен к рупорной антенне (А) 4, ориентированной в направлении на исследуемый объект (ИО) 5 и осуществляющей облучение и прием отраженного от (ИО) 5 СВЧ-сигнала, поступающего на первый вход балансного смесителя (БС) 6, на второй вход которого подается опорный сигнал со второго выхода ДМ, выход балансного смесителя (БС) 6 соединен с аналоговым входом быстродействующего аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 7, цифровой выход которого соединен с цифровым входом ΌδΡ-процессора (ΌδΡ) 8, цифровой входы и выходы ΌδΡ 8 соединены с входами и выходами АЦП 7, цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 9, персонального компьютера (ПК) 10; аналоговый выход ЦАП 9 соединен с управляющим входом СВЧ-генератора 1.The meter, with which the proposed method can be implemented, contains a microwave generator (G) 1 with electrical frequency tuning, the output of which is connected to the input of a power divider (DM) 2, the first output of which is connected through a directional coupler (BUT) 3 to a horn antenna (A ) 4, oriented in the direction of the object under study (ИО) 5 and irradiating and receiving the microwave signal reflected from (ИО) 5, supplied to the first input of the balanced mixer (BS) 6, to the second input of which the reference signal from the second output of the DM , in the course of the balanced mixer (BS) 6 is connected to the analog input of a high-speed analog-to-digital converter (ADC) 7, the digital output of which is connected to the digital input of the ΌδΡ processor (ΌδΡ) 8, the digital inputs and outputs ΌδΡ 8 are connected to the inputs and outputs of the ADC 7, digital-to-analog converter (DAC) 9, personal computer (PC) 10; the analog output of the DAC 9 is connected to the control input of the microwave generator 1.

Заявленный способ в данном измерителе может быть реализован следующим образом.The claimed method in this meter can be implemented as follows.

СВЧ-генератор (Г) 1 формирует зондирующий сигнал с периодически изменяющейся частотой, который через делитель мощности (ДМ) 2 и первичный канал направленного ответвителя (НО) 3 подается на рупорную антенну (А) 4, которая одновременно является передающей и приемной. Отраженный от исследуемого объекта (ИО) 5 сигнал через вторичный канал направленного ответвителя (НО) 3 (направленный ответвитель (НО) 3 ориентирован на отраженный сигнал) поступает на первый вход балансного смесителя (БС) 6. На второй вход балансного смесителя (БС) 6 через делитель мощности (ДМ) 2 посту- 3 022138 пает часть зондирующего сигнала. В балансном смесителе (БС) 6 осуществляется интерференция этих сигналов, выделение на его выходе сигнала на промежуточной частоте, несущего информацию о фазе сигнала, его фильтрация и усиление. Одноканальный быстродействующий аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 7 обеспечивает преобразование сигнала, поступающего с выхода балансного смесителя (БС) 6 в цифровую форму. В персональный компьютера (ПК) 10 вводится известное значение Ь расстояния от антенны (А) 4 до исследуемого объекта (ИО) 5, которое используется для обеспечения условия формирования РПЧ и формирования в цифровой форме опорных напряжений И1(11) и и2(Ц) и параметров сигнала, управляющего перестройкой частоты СВЧ-генератора (Г) 1. В ИБР-процессоре (ИБР) 8 производится перемножение в цифровой форме мгновенных значений опорных сигналов и сигнала с цифрового выхода аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) 7 и формирование в цифровой форме сигнала, управляющего перестройкой частоты СВЧ-генератора (Г) 1. Последний сигнал преобразуется в цифроаналоговом преобразователе (ЦАП) 9 в аналоговую форму и служит для перестройки частоты с помощью варактора СВЧ-генератора (Г) 1. В персональном компьютере (ПК) 10 производится математическая обработка сигналов, вычисление и индикация измеряемой амплитуды вибрации.The microwave generator (G) 1 generates a probing signal with a periodically changing frequency, which is fed through the power divider (DM) 2 and the primary channel of the directional coupler (HO) 3 to the horn antenna (A) 4, which is both transmitting and receiving. The signal reflected from the studied object (IO) 5 through the secondary channel of the directional coupler (BUT) 3 (the directional coupler (BUT) 3 is oriented to the reflected signal) is fed to the first input of the balanced mixer (BS) 6. The second input of the balanced mixer (BS) 6 through the power divider (DM) 2, a part of the probing signal is supplied 3 022138. In the balanced mixer (BS) 6, the interference of these signals is carried out, the output signal at the intermediate frequency that carries information about the phase of the signal, its filtering and amplification is extracted. A single-channel high-speed analog-to-digital converter (ADC) 7 converts the signal from the output of the balanced mixer (BS) 6 into digital form. A known value b of the distance from the antenna (A) 4 to the test object (IO) 5 is entered into a personal computer (PC) 10, which is used to provide the conditions for the formation of P IF and the formation of digital reference voltages And 1 (1 1 ) and and 2 (C) and the parameters of the signal that controls the frequency tuning of the microwave generator (G) 1. In the IBR processor (IDB) 8, the instantaneous values of the reference signals and the signal from the digital output of the analog-to-digital converter (ADC) 7 are digitally multiplied and generated digital waveform control the frequency of the microwave generator (G) 1. The last signal is converted in a digital-to-analog converter (DAC) 9 into an analog form and serves to adjust the frequency using the varactor of the microwave generator (G) 1. In a personal computer (PC) 10, mathematical processing is performed signals, calculation and indication of the measured vibration amplitude.

Измеритель, основанный на предложенном способе, реализован в Центре 1.9 Научнообразовательный инновационный центр СВЧ технологий и их метрологическое обеспечение Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. Несущая частота зондирующего сигнала 94 ГГц, диапазон изменения частоты 1,5 ГГц, выходная мощность не менее 10 мВт, рабочий диапазон частоты вибрации от 0 до 31250 Гц, диапазон измеряемых амплитуд вибрации от 1 мкм до 10 мм (разбит на поддиапазоны), основная погрешность измерения (по результатам экспериментальных исследований) не более 2-3%.The meter based on the proposed method is implemented in the Center 1.9 Scientific and Innovative Center for Microwave Technologies and their metrological support of the Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics. The carrier frequency of the probe signal is 94 GHz, the frequency range is 1.5 GHz, the output power is at least 10 mW, the operating range of the vibration frequency is from 0 to 31250 Hz, the range of measured vibration amplitudes is from 1 μm to 10 mm (divided into sub-bands), the basic error measurements (according to the results of experimental studies) no more than 2-3%.

Источники информацииInformation sources

1. Радар для обнаружения вибрации: Патент Соединенного Королевства Великобритании 2310099 А, 1996.1. Radar for detecting vibration: Patent of the United Kingdom of Great Britain 2310099 A, 1996.

2. Способ измерения амплитуд вибрации объекта: Патент РБ № 13974, МПК О01Н 9/00, 2010.2. A method of measuring the amplitudes of vibration of an object: Patent RB No. 13974, IPC O01N 9/00, 2010.

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Способ измерения амплитуды вибрации, характеризующийся тем, что исследуемый объект измерения посредством антенны зондируют СВЧ-сигналом с периодически изменяющейся частотой коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн, при этом на балансный смеситель поступает часть зондирующего сигнала вида и отраженный от вибрирующего объекта сигнал где А0, А1 - амплитуды части зондирующего и отраженного сигналов;A method of measuring the amplitude of vibration, characterized in that the object under measurement is probed by means of an antenna with a microwave signal with a periodically changing frequency of the shortwave part of the millimeter wavelength range, while the balanced mixer receives a part of the sounding signal of the form and is reflected from a vibrating object where A 0 , A 1 - amplitudes of the part of the probe and reflected signals; РН(1) - закон изменения частоты зондирующего сигнала, описываемый выражением РН(1)=Г0+Р(1);Р Н (1) - the law of change of the probing signal frequency, described by the expression Р Н (1) = Г 0 + Р (1); Го - постоянная составляющая несущей частоты зондирующего сигнала;Go is the constant component of the carrier frequency of the probing signal; ‘ - переменная составляющая несущей частоты зондирующего сигнала, изменяющая за период Т значение частоты от 0 до Рм;'- the variable component of the carrier frequency of the probing signal, changing over the period T the frequency value from 0 to P m ; Рм - величина девиации частоты, рассчитывается и обеспечивается исходя из известного расстояния до исследуемого объекта Ь согласно формуле рв(1)=рвм δίη 2πίΒΐ - изменение фазы отраженного сигнала под влиянием вибрации исследуемого объекта;P m - value of frequency deviation, calculated and provided based on the known distance to the test object according to the formula L p (1) = p im δίη 2πί Β ΐ - change in the reflected signal phase under the influence of vibrations of the test object; ВМ - амплитудное значение изменения фазы отраженного сигнала под влиянием вибрации исследуемого объекта;<p VM - the amplitude value of the change in the phase of the reflected signal under the influence of the vibration of the object under study; Гв - частота вибрации;G in - the frequency of vibration; т=—!—t = -! - Г’ - период изменения частоты зондирующего сигнала, значение которого обеспечивается исходя из требования РПЧв;T '- during the frequency changes of the probing signal, whose value is provided based on the requirements of IF F> T in; которые смешивают в балансном смесителе, а после фильтрации и усиления на его выходе выделяют сигнал видаwhich are mixed in a balanced mixer, and after filtering and amplification, a signal of the form is extracted at its output А'М (0 4ч/ со02тгРт(1) + φ,α + <ζ»β(/)]; где АСМ - амплитуда сигнала на выходе смесителя;А'М (0 4ч / со02тгР т (1) + φ, α + <ζ » β (/)]; where А СМ is the amplitude of the signal at the output of the mixer; с - постоянный набег фазы отраженного сигнала на частоте Г0;с - constant phase shift of the reflected signal at the frequency Г 0 ; - 4 022138 сигнал 8см(1) преобразуют в цифровую форму в виде набора мгновенных значений 8СМ(ф) посредством одноканального быстродействующего аналого-цифрового преобразователя, частоту дискретизации которого выбирают много большей частоты Рпч;- 4 022138 8 cm signal (1) is converted into digital form in the form of a set of instantaneous values of 8 CM (f) by means of a single-channel high-speed analog-to-digital converter, the sampling frequency of which is chosen much higher than the frequency P n ; производят цифровое формирование мгновенных значений опорных напряжений вида ί72(/,) = δΐη[2^/,], и перемножение их с мгновенными значениями сигнала 8см(ф) с последующей цифровой фильтрацией для получения квадратурных сигналов, содержащих информацию о фазе к к)=| Хм +<рв (0];make digital formation of instantaneous values of reference voltages ί7 2 (/,) = δΐη [2 ^ /,], and multiplying them with instantaneous values of the 8 cm signal (f), followed by digital filtering to obtain quadrature signals containing information about the phase k ) = | Hm + <p in (0]; к к)=|Хм[^о+Ы')];k) = | Hm [^ o + bs')]; для каждой пары полученных значений ϋ3(ί;) и ϋ4(ί;) вычисляют мгновенные значения фазового сдвига φ; по формуле из полученных значений φ; определяют φΜΙΝ и φΜΑΧ, вычисляют значение φΒΜ по выражению а амплитуду вибрации Эм определяют по выражениюfor each pair of obtained values ϋ 3 (ί;) and ϋ 4 (ί;), calculate the instantaneous values of the phase shift φ; by the formula of the obtained values of φ ; determine φ ΜΙΝ and φ определяют , calculate the value of φ ΒΜ by the expression and the amplitude of the vibration E m is determined by the expression
EA201200663A 2012-03-29 2012-03-29 Method for measuring amplitude of object vibration EA022138B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201200663A EA022138B1 (en) 2012-03-29 2012-03-29 Method for measuring amplitude of object vibration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201200663A EA022138B1 (en) 2012-03-29 2012-03-29 Method for measuring amplitude of object vibration

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201200663A1 EA201200663A1 (en) 2013-09-30
EA022138B1 true EA022138B1 (en) 2015-11-30

Family

ID=49232852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201200663A EA022138B1 (en) 2012-03-29 2012-03-29 Method for measuring amplitude of object vibration

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA022138B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU470707A1 (en) * 1973-01-02 1975-05-15 Институт Механики Полимеров Ан Латвийской Сср Device for measuring vibration amplitudes
GB1468560A (en) * 1974-12-31 1977-03-30 Tsni I Pk Kotloturbin I Im I I Apparatus for measuring amplitude of vibration of rotating machine parts
US4819649A (en) * 1986-11-03 1989-04-11 Georgia Tech Research Corporation Noninvasive vibration measurement system and method for measuring amplitude of vibration of tissue in an object being investigated
SU1585692A1 (en) * 1987-12-07 1990-08-15 Предприятие П/Я В-2572 Method of measuring amplitude of axially symmetric objects

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU470707A1 (en) * 1973-01-02 1975-05-15 Институт Механики Полимеров Ан Латвийской Сср Device for measuring vibration amplitudes
GB1468560A (en) * 1974-12-31 1977-03-30 Tsni I Pk Kotloturbin I Im I I Apparatus for measuring amplitude of vibration of rotating machine parts
US4819649A (en) * 1986-11-03 1989-04-11 Georgia Tech Research Corporation Noninvasive vibration measurement system and method for measuring amplitude of vibration of tissue in an object being investigated
SU1585692A1 (en) * 1987-12-07 1990-08-15 Предприятие П/Я В-2572 Method of measuring amplitude of axially symmetric objects

Also Published As

Publication number Publication date
EA201200663A1 (en) 2013-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4407769B2 (en) Radar equipment
Lindner et al. Dual tone approach for unambiguous six-port based interferometric distance measurements
CN113376446A (en) Microwave frequency comb-based rydberg atom microwave electric field sensor and detection method
CN111175779B (en) System and method for coherent detection laser radar to accurately measure target motion
EA022138B1 (en) Method for measuring amplitude of object vibration
JP2017173173A (en) Distance measuring apparatus and correction method of the same
RU2642529C2 (en) Method of measurement of phase shifts between two harmonic signals of similar frequency
RU2436117C1 (en) Method of measuring distance from radiator to controlled medium
RU2504740C1 (en) Method of measurement of fluid level in container
US20190154742A1 (en) Phase analysis circuit
RU2347235C2 (en) Method of formation coherent frequency modulated signal for radar stations with periodic fm modulation and device for its realisation
RU2431155C1 (en) Method of measuring distance by range finder with frequency modulation of sounding radio waves
Kaminski et al. K-band FMCW radar module with interferometic capability for industrial applications
RU2608748C1 (en) Method for measuring flight speed of an aerial object and the radar station for its implementation
JP2017173170A (en) Distance measuring apparatus and distance measuring method
RU2545498C1 (en) Method to detect speed and direction of wind and incoherent doppler lidar
RU2008142602A (en) METHOD FOR DETERMINING THE COURSE ANGLE ON THE SOURCE OF RADIATION FROM A MOBILE UNDERWATER OBJECT AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
EP0965053B1 (en) Method and device for determining distances
RU2715360C1 (en) Method for cable insulation damage point determining
SU970262A1 (en) Two-channel phase meter
RU2490660C1 (en) Scale converter phase error meter
RU2727390C1 (en) Indicator of presence of nonlinear distortions in radio electronic systems
RU2421767C2 (en) Method of measuring frequency of radio signal in acousto-optic receiver-frequency metre
SU529423A1 (en) Voltmeter calibration device
RU2284545C2 (en) Radio inspection naval system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM