RU2025670C1 - Vibration meter - Google Patents

Vibration meter Download PDF

Info

Publication number
RU2025670C1
RU2025670C1 SU5008234A RU2025670C1 RU 2025670 C1 RU2025670 C1 RU 2025670C1 SU 5008234 A SU5008234 A SU 5008234A RU 2025670 C1 RU2025670 C1 RU 2025670C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detector
antenna
frequency
distance
increase
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.А. Кудряшов
А.В. Уменушкин
А.А. Никитин
Original Assignee
Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете им.Н.Г.Чернышевского
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 Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете им.Н.Г.Чернышевского filed Critical Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете им.Н.Г.Чернышевского
Priority to SU5008234 priority Critical patent/RU2025670C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2025670C1 publication Critical patent/RU2025670C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: vibration measuring. SUBSTANCE: vibration meter has a microwave generator, detector with indicator connected to the detector, antenna connected in series, the antenna being disposed according to the expression given in the invention description. EFFECT: enhanced efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к виброметрии и может быть использовано в качестве измерителя вибрации. The invention relates to vibrometry and can be used as a vibration meter.

Известен измеритель вибрации [1], содержащий генератор СВЧ, двойной волноводный Т-образный мост, антенну, регулируемую нагрузку и детектор с индикатором. Работа измерителя основана на разбалансе моста, который происходит при перемещении контролируемого объекта. Known vibration meter [1], containing a microwave generator, a double waveguide T-shaped bridge, an antenna, an adjustable load and a detector with an indicator. The operation of the meter is based on the imbalance of the bridge, which occurs when the controlled object is moved.

Недостатками данного измерителя являются низкая чувствительность, сложность балансировки моста. The disadvantages of this meter are low sensitivity, the complexity of balancing the bridge.

Известен также измеритель вибрации [2], содержащий трехплечий циркулятор, к одному плечу которого присоединен генератор СВЧ, другому - антенна, третьему - детектор с индикатором. Между антенной и циркулятором в волноводе расположен штырь, формирующий опорный сигнал. Работа устройства основана на сравнении опорного сигнала и сигнала, отраженного от вибрирующего объекта. A vibration meter [2] is also known, which contains a three-arm circulator, to which a microwave generator is connected to one shoulder, an antenna to the other, and a detector with an indicator to the third. A pin is located between the antenna and the circulator in the waveguide, which forms the reference signal. The operation of the device is based on a comparison of the reference signal and the signal reflected from the vibrating object.

Недостаток устройства состоит в низкой чувствительности, сложной регулировке. The disadvantage of this device is its low sensitivity, complicated adjustment.

Известен также измеритель вибрации [3], содержащий приемно-передающую антенну, включенную в частотозадающую цепь генератора СВЧ. Работа измерителя основана на зависимости режима генерации колебаний от воздействия волн, отраженных от вибрирующего объекта. Also known is a vibration meter [3], comprising a transmit-receive antenna included in the frequency-setting circuit of a microwave generator. The operation of the meter is based on the dependence of the mode of oscillation generation on the influence of waves reflected from a vibrating object.

Недостатком устройства является низкая чувствительность, обусловленная его конструкцией. The disadvantage of this device is the low sensitivity due to its design.

Наиболее близким к изобретению является устройство [4], содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ, детектор с подключенным к нему индикатором и антенну. Closest to the invention is a device [4] containing a series-connected microwave generator, a detector with an indicator connected to it, and an antenna.

Сигнал, выделяемый на детекторе, пропорционален смещению стоячих волн в линии передачи, из чего следует низкая чувствительность измерителя. The signal emitted by the detector is proportional to the displacement of standing waves in the transmission line, which implies the low sensitivity of the meter.

Задачей изобретения является повышение чувствительности измерения вибрации контролируемого объекта. The objective of the invention is to increase the sensitivity of the measurement of vibration of the controlled object.

Это достигается тем, что в измерителе вибрации, содержащем последовательно соединенные генератор СВЧ, детектор с подключенным к нему индикатором и антенну, последнюю располагают с учетом соотношения

Figure 00000001
+
Figure 00000002
=
Figure 00000003
+n где l1 - расстояние от антенны до генератора;
l2 - расстояние от антенны до контролируемого объекта;
λв- длина волны в линии передачи;
λo- длина волны в свободном пространстве;
n = 0,1,2...This is achieved by the fact that in a vibration meter containing a series-connected microwave generator, a detector with an indicator connected to it and an antenna, the latter is positioned taking into account the ratio
Figure 00000001
+
Figure 00000002
=
Figure 00000003
+ n where l 1 is the distance from the antenna to the generator;
l 2 is the distance from the antenna to the controlled object;
λ in - wavelength in the transmission line;
λ o - wavelength in free space;
n = 0,1,2 ...

На фиг. 1 изображена блок-схема измерителя вибрации; на фиг.2 - график зависимости тока квадратичного детектора от расстояния между детектором и объектом; на фиг.3 - зависимость изменения частоты генератора от расстояния между генератором и объектом; на фиг.4 - изменение тока детектора при изменении частоты генератора. In FIG. 1 shows a block diagram of a vibration meter; figure 2 is a graph of the current quadratic detector on the distance between the detector and the object; figure 3 - dependence of the change in the frequency of the generator from the distance between the generator and the object; figure 4 - change in the current of the detector when the frequency of the generator.

Измеритель вибрации содержит (фиг.1) генератор 1 СВЧ, детектор 2 с подключенным к нему индикатором 3 и антенну 4, соединенные последовательно прямоугольным волноводом. The vibration meter contains (Fig. 1) a microwave generator 1, a detector 2 with an indicator 3 connected to it, and an antenna 4 connected in series with a rectangular waveguide.

Измеритель работает следующим образом. Сигнал, генерируемый генератором, излучается антенной, отражается от контролируемого объекта и принимается той же антенной. В результате интерференции прямых и отраженных волн в линии передачи образуется стоячая волна. The meter works as follows. The signal generated by the generator is emitted by the antenna, reflected from the controlled object and received by the same antenna. As a result of interference of direct and reflected waves, a standing wave forms in the transmission line.

Как видно из графика на фиг.2, если

Figure 00000004
n < l <
Figure 00000005
+
Figure 00000006
n, n = 0,1,2..., то увеличение расстояния между детектором и объектом приводит к увеличению тока детектора, а уменьшение этого расстояния - к уменьшению тока детектора. Если
Figure 00000007
+
Figure 00000008
n < l <
Figure 00000009
+
Figure 00000010
n , увеличение расстояния между детектором и объектом ведет к уменьшению тока детектора, уменьшение - к увеличению тока детектора.As can be seen from the graph in figure 2, if
Figure 00000004
n <l <
Figure 00000005
+
Figure 00000006
n, n = 0,1,2 ..., then an increase in the distance between the detector and the object leads to an increase in the detector current, and a decrease in this distance leads to a decrease in the detector current. If
Figure 00000007
+
Figure 00000008
n <l <
Figure 00000009
+
Figure 00000010
n, an increase in the distance between the detector and the object leads to a decrease in the detector current, a decrease in to an increase in the detector current.

Смещение объекта приводит к изменению частоты генерируемого сигнала за счет затягивания частоты. Из графика на фиг.3 видно, что если h =

Figure 00000011
+ λn , то увеличение h ведет к увеличению частоты, уменьшение h - к уменьшению частоты. Соответственно, если h = λn, увеличение h приводит к уменьшению частоты, уменьшение h - к увеличению частоты.The displacement of the object leads to a change in the frequency of the generated signal by pulling the frequency. From the graph in figure 3 it is seen that if h =
Figure 00000011
+ λn, then an increase in h leads to an increase in frequency, a decrease in h leads to a decrease in frequency. Accordingly, if h = λn, an increase in h leads to a decrease in frequency, a decrease in h leads to an increase in frequency.

Как видно из фиг.4, изменение частоты ведет к изменению тока детектора. Если

Figure 00000012
n < l <
Figure 00000013
+
Figure 00000014
n , увеличение частоты приводит к увеличению тока детектора, если
Figure 00000015
+
Figure 00000016
n < l <
Figure 00000017
+
Figure 00000018
n , увеличение частоты приводит к уменьшению тока детектора. Соответственно уменьшение частоты приводит к обратной ситуации.As can be seen from figure 4, a change in frequency leads to a change in the current of the detector. If
Figure 00000012
n <l <
Figure 00000013
+
Figure 00000014
n, an increase in frequency leads to an increase in detector current if
Figure 00000015
+
Figure 00000016
n <l <
Figure 00000017
+
Figure 00000018
n, an increase in frequency leads to a decrease in the detector current. Accordingly, a decrease in frequency leads to the opposite situation.

Как видно из вышеизложенного, изменение положения объекта приводит к изменению тока детектора посредством двух факторов: смещение стоячих волн, изменение частоты генератора, что также приводит к смещению стоячих волн, за счет изменения длины волны. As can be seen from the above, a change in the position of the object leads to a change in the detector current through two factors: the displacement of the standing waves, the change in the frequency of the generator, which also leads to the displacement of the standing waves, due to the change in the wavelength.

Таким образом, путем выбора расстояния от генератора до объекта достигается суммирование изменений тока детектора, обусловленных перечисленными выше факторами. Это расстояние выбирается из соотношения:
h=

Figure 00000019
+ n
Figure 00000020
, где n = 0,1,2....Thus, by choosing the distance from the generator to the object, the summation of the detector current changes due to the factors listed above is achieved. This distance is selected from the ratio:
h =
Figure 00000019
+ n
Figure 00000020
where n = 0,1,2 ....

Так как длина волны в передающей линии не всегда совпадает с длиной волны в свободном пространстве, перепишем соотношение в следующем виде:

Figure 00000021
+
Figure 00000022
=
Figure 00000023
+ n, где l1 - расстояние между генератором и антенной;
l2 - расстояние между антенной и контролируемым объектом;
λв- длина волны в линии передачи;
λo- длина волны в свободном пространстве,
n = 1,2,0....Since the wavelength in the transmission line does not always coincide with the wavelength in free space, we rewrite the relation in the following form:
Figure 00000021
+
Figure 00000022
=
Figure 00000023
+ n, where l 1 is the distance between the generator and the antenna;
l 2 - the distance between the antenna and the controlled object;
λ in - wavelength in the transmission line;
λ o - wavelength in free space,
n = 1,2,0 ....

П р и м е р. Для измерения вибрации используют генератор СВЧ с частотой колебаний 18,3 ГГц и внешней добротностью 300, в качестве детектора - диод Д608, индикатора-осциллографа С1-93, антенны - открытый конец прямоугольного волновода. В качестве передающей линии используют прямоугольный волновод сечением 11 х 5,5 мм2. Измерения показали увеличение чувствительности заявляемого устройства на 70% по сравнению с прототипом (290 мкА/мм против 190 мкА/мм).PRI me R. To measure vibration, use a microwave generator with an oscillation frequency of 18.3 GHz and an external Q factor of 300, as a detector - a diode D608, an indicator-oscilloscope C1-93, antennas - the open end of a rectangular waveguide. A rectangular waveguide with a cross section of 11 x 5.5 mm 2 is used as a transmission line. Measurements showed an increase in the sensitivity of the claimed device by 70% compared with the prototype (290 μA / mm versus 190 μA / mm).

Использование данного устройства позволяет осуществлять высокоточные, прецизионные измерения параметров механических колебаний, что открывает широкие возможности для его применения в различных областях народного хозяйства. The use of this device allows for high-precision, precision measurements of the parameters of mechanical vibrations, which opens up wide possibilities for its application in various fields of the national economy.

Claims (1)

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ, детектор с подключенным к нему индикатором и антенну, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерения вибрации контролируемого объекта, расположение антенны определено из соотношения
Figure 00000024
+
Figure 00000025
=
Figure 00000026
+n,
где l1 - расстояние от антенны до генератора;
l2 - расстояние от антенны до контролируемого объекта;
λв - длина волны в линии передачи;
λo - длина волны в свободном пространстве;
n = 0,1,2 ... .
VIBRATION METER, comprising a microwave generator in series, a detector with an indicator connected to it, and an antenna, characterized in that, in order to increase the sensitivity of vibration measurement of a controlled object, the antenna location is determined from the ratio
Figure 00000024
+
Figure 00000025
=
Figure 00000026
+ n,
where l 1 is the distance from the antenna to the generator;
l 2 is the distance from the antenna to the controlled object;
λ in - wavelength in the transmission line;
λ o - wavelength in free space;
n = 0,1,2 ....
SU5008234 1991-07-17 1991-07-17 Vibration meter RU2025670C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5008234 RU2025670C1 (en) 1991-07-17 1991-07-17 Vibration meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5008234 RU2025670C1 (en) 1991-07-17 1991-07-17 Vibration meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2025670C1 true RU2025670C1 (en) 1994-12-30

Family

ID=21588324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5008234 RU2025670C1 (en) 1991-07-17 1991-07-17 Vibration meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2025670C1 (en)

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Константинов В.А. и Трубникова С.Г. Измерение малых перемещений и вибраций радиотехническими методами. Метрология, N 5, с.16-23. *
2. Griffin D.W. "Mwinfenferomefens, for biologisal stadies." Microwave Tournal, 1978. vol 21, N 5. *
3. Щелкунов К.Н. и Аляхов Е.К. Измерение вибраций и других малых перемещений с помощью клистрона-автодина. Труды ЛИТМО. Сб. работ по электрорадиотехническим расчетам и измерениям. 1959, вып.29, с.125-129. *
4. Коломейцев Ф.И., Быстроков Н.П., Снежко Е.М. и Харагай Г.И., СВЧ-установка для измерения вибраций. Измерительная техника, 1971. N 11. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007052035A (en) Level measuring device
RU2025670C1 (en) Vibration meter
RU2025669C1 (en) Vibration meter
RU2082114C1 (en) Vibration meter
CS235212B1 (en) Probe of ultrasonic viscosimeter with torsional resonator
RU2181478C1 (en) Vibration meter
RU17806U1 (en) VIBRATION MEASUREMENT DEVICE
RU2110805C1 (en) Method determining input conduction of antenna
SU1493939A1 (en) Device for measuring parameters of materials
SU1758578A1 (en) Device for measuring absolute value and phase of reflection coefficient
SU842486A1 (en) Viscosity meter
RU2097710C1 (en) Process of study of vibrations
SU1335901A1 (en) Device for noncontact measurement of wire diameter
SU700846A1 (en) Device for measuring magnetic field intensity
SU570847A1 (en) Device for measuring power of first harmonic of ultrahigh frequency vibration
SU1083130A1 (en) Method of measuring uhf device output reflection coefficient
SU1101751A1 (en) Device for measuring power emitted by radio transmitter
RU2009452C1 (en) Device for remote measuring of parameters of oscillating objects
SU425130A1 (en)
SU1716321A1 (en) Method of measuring object mechanical oscillation velocity
SU1596263A1 (en) Apparatus for measuring phase and frequency fluctuations of signal
Yamaura et al. The Double-Swept-Frequency Locating Reflectometer (Short Papers)
RU97101009A (en) DIAGNOSTIC METHOD AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU1554594C (en) Device for measuring object reflectivity in free space
SU1446487A1 (en) Radio-frequency oscillation meter