PL200061B1 - Urządzenie do pomiaru drgań i przemieszczeń obiektów oraz sposób pomiaru drgań i przemieszczeń obiektów - Google Patents

Abstract

1. Urządzenie do pomiaru drgań i przemieszczeń obiektów wyposażone w źródło światła, z którego wiązka światła jest kierowana przez sprzęgacz wejściowy i kolimator na badany obiekt i jednocześnie wiązka światła jest kierowana do sprzęgacza wyjściowego, natomiast ze sprzęgacza wyjściowego poprzez detektor do układu pomiarowego, przy czym do sprzęgacza wyjściowego przez kolimator, jest kierowana wiązka światła odbitego od obiektu, znamienne tym, że ma włączony wzmacniacz światłowodowy (6) pomiędzy kolimatorem (3) a sprzęgaczem wyjściowym (8)

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru drgań i przemieszczeń obiektów oraz sposób pomiaru drgań i przemieszczeń obiektów, w szczególności do badania drgań budowli, turbin, silników jak również do badania membran głośników.

Znany jest ze zgłoszenia patentowego PCT nr WO 01/14825 sposób i urządzenie do zdalnych pomiarów drgań i właściwości obiektów. Urządzenie do pomiaru jest wyposażone w źródło, z którego sygnał przez układ formowania sygnału sterowany generatorem, i laser jest kierowany w stronę badanego obiektu. Sygnał odbity od obiektu przez fotodetektor i wzmacniacz jest kierowany do miksera. Do miksera doprowadzany jest również sygnał z generatora, natomiast z miksera sygnał jest kierowany do analizatora. Sposób polega na tym, że moduluje się amplitudę lub fazę sygnału elektrycznego, po czym zmodulowany sygnał elektryczny emituje się w postaci fali elektromagnetycznej, korzystnie światła i kieruje się na badany obiekt. Falę odbitą od badanego obiektu przekształca się na sygnał elektryczny, wzmacnia, i porównuje się parametry wiązki odbitej, takie jak amplituda czy też faza, z parametrami zadanymi podczas modulacji, po czym wyznacza się częstotliwość i amplitudę drgań badanego obiektu.

Znane ze stosowania urządzenie do pomiaru drgań i przemieszczeń obiektów jest wyposażone w źródło światła, z którego wiązka światła jest kierowana pr^^^^ sprzęgacz wejściowy i kollmator na badany obiekt i jednocześnie wiązka światła jest kierowana do sprzęgacza wyjściowego, natomiast z sprzęgacza wyjściowego poprzez detektor do układu pomiarowego. Do sprzęgacza wyjściowego przez kolimator, jest kierowana wiązka światła odbitego od obiektu.

Znany ze stosowania sposób pomiaru drgań i przemieszczeń obiektów polega na tym, że emituje się koherentną wiązkę światła i dzieli się ją na dwie wiązki, z których jedna stanowi wiązkę pomiarową zaś druga wiązkę odniesienia. Wiązkę pomiarową kieruje się na badany obiekt, od którego wiązka pomiarowa odbija się, po czym wiązkę odbitą łączy się z wiązką odniesienia, a otrzymany sygnał poddaje detekcji i wyznacza się amplitudę i częstotliwość drgań obiektu.

Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że pomiędzy kolimatorem a sprzęgaczem wyjściowym ma włączony wzmacniacz światłowodowy. Korzystnie pomiędzy kolimatorem a wzmacniaczem światłowodowym ma włączony izolator wejściowy. Korzystnym jest również włączenie pomiędzy wzmacniacz światłowodowy a sprzęgacz wyjściowy, izolatora wyjściowego.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że wiązkę pomiarową odbitą od obiektu wzmacnia się, po czym łączy się z wiązką odniesienia.

Zasadniczą korzyścią techniczną wynikającą ze stosowania sposobu według wynalazku jest znaczne podniesienie czułości optycznej, możliwość zmniejszenia mocy źródła światła, co znacznie poprawia warunki bezpiecznej pracy z urządzeniem jak również uproszczenie układu elektronicznej obróbki sygnału. Dzięki zmianie długości fali, na której pracuje urządzenie, na zakres telekomunikacyjny jest możliwość stosowania jako źródeł światła koherentnego powszechnie dostępnych laserowych diod półprzewodnikowych, zamiast stosowanych do tej pory laserów gazowych, głównie helowoneonowych, jak również większa dostępność pozostałych elementów urządzenia takich jak izolatory, sprzęgacze czy też fotodetektory zintegrowane ze światłowodem.

Uzyskuje się poprzez badanie wiązki pomiarowej światła w postaci światła rozproszonego na badanym obiekcie, które jest wprowadzane do światłowodu i w nim wzmacniane, a następnie za pomocą drugiego sprzęgacza mieszane z wiązką odniesienia, tworząc sygnał interferencyjny podawany na fotodetektor.

Nowe urządzenie charakteryzuje się dużą czułością nawet na znikomą ilości światła pochodzącego od badanego obiektu.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, który przedstawia schemat blokowy urządzenia do pomiaru drgań i przemieszczeń obiektów.

Urządzenie do pomiaru drgań i przemieszczeń obiektów jest wyposażone w źródło światła koherentnego 1 z którego wiązka światła jest kierowana do sprzęgacza wejściowego 2. W sprzęgaczu wejściowym 2 wiązka światła koherentnego jest rozdzielana na dwie wiązki: wiązkę pomiarową i wiązkę odniesienia. Ze sprzęgacza wejściowego 2 wiązka pomiarowa, poprzez kolimator 3 kierowana jest na badany obiekt 4. Wiązka pomiarowa jako światło rozproszone na obiekcie 4 zbierana jest przez kolimator 3 i poprzez optyczny izolator wejściowy 5 wzmacniacz światłowodowy 6 i optyczny izolator wyjściowy 7 jest kierowana do sprzęgacza wyjściowego 8. Zastosowanie izolatorów optycznych 5 i 7 zapobiega wzbudzaniu się wzmacniacza światłowodowego 6. Do sprzęgacza wyjściowego 8

PL 200 061 B1 doprowadzana ze sprzęgacza wejściowego 2 jest wiązką pomiarową. Natomiast ze sprzęgacza wyjściowego 8 wiązka światła jest kierowana do fotodetektora 9. Z fotodetektora 9 sygnał elektryczny kieruje się do układu pomiarowego 10.

Sposób pomiaru drgań i przemieszczeń obiektów polega na tym, że ze źródła światła emituje się koherentną wiązkę światła, którą w sprzęgaczu wejściowym 2 dzieli się na dwie wiązki: wiązkę pomiarową i wiązkę odniesienia. Wiązkę pomiarową przez kolimator 3 kieruje się na badany obiekt 4. Wiązkę pomiarową rozproszoną i odbitą od badanego obiektu 4 przez kolimator 4 kieruje się do wzmacniacza światłowodowego 6, wzmacnia się i w sprzęgaczu wyjściowym 8 łączy z wiązką odniesienia. Otrzymany w ten sposób sygnał optyczny w fotodetektorze 9 poddaje się detekcji, po czym w układzie pomiarowym 10. wyznacza, się amplitudę i częstotliwość drgań badanego obiektu 4.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do pomiaru drgań i obiektów wyposażone w źródło światła, z którego wiązka światła jest kierowana przez sprzęgacz wejściowy i kolimator na badany obiekt i jednocześnie wiązka światła jest kierowana do sprzęgacza wyjściowego, natomiast ze sprzęgacza wyjściowego poprzez detektor do układu pomiarowego, przy czym do sprzęgacza wyjściowego przez kolimator, jest kierowana wiązka światła odbitego od obiektu, znamienne tym, że ma włączony wzmacniacz światłowodowy (6) pomiędzy kolimatorem (3) a sprzęgaczem wyjściowym (8).
2. 2. Urząddznie, weeług zzstrz. 1, zznmieenn tym, że ppmięędz kolimatorem (3) a wzmaaniaczem światłowodowym (6) ma włączony izolator wejściowy (5).
3. 3. Urząddznie, weeług zzstrz. 1, zznmieenn tt^m, że ppmięędz wemaaniaaczm światłowe0owym (6) a sprzęgaczem wyjściowym (8) ma włączony izolator wyjściowy (7).
4. 4. Sspsóó ppmiatzdrggS i przzmienzzczn (SieWów ppleeg na tym, (e emituje się kohhnzntną wiązkę światła i dzieli się ją na dwie wiązki, z których jedna stanowi wiązkę pomiarową zaś druga wiązkę odniesienia, następnie wiązkę pomiarową kieruje się na badany obiekt, a wiązkę odbitą od obiektu łączy się z wiązką odniesienia, zaś otrzymany sygnał optyczny poddaje się detekcji, po czym wyznacza się amplitudę i częstotliwość drgań obiektu, znamienny tym, że wiązkę pomiarową odbitą od obiektu wzmacnia się, po czym łączy się z wiązką odniesienia.

   Wykaz oznaczeń na rysunku:

   1. źródło światła

   2. sprzęgacz wejściowy

   3. kolimator

   4. badany obiekt
5. 5. izolator wejściowy
6. 6. wzmacniacz światłowodowy
7. 7. izolator wyjściowy
8. 8. sprzęgacz wyjściowy
9. 9. fotodetektor
10. 10. układ pomiarowy