RU2269100C2

RU2269100C2 - Mode of definition of surface vibrations and an arrangement for its realization

Info

Publication number: RU2269100C2
Application number: RU2004107174/28A
Authority: RU
Inventors: Василий Васильевич Ефанов (RU); Василий Васильевич Ефанов; Сергей Михайлович Мужичек (RU); Сергей Михайлович Мужичек; Владимир Иванович Винокуров (RU); Владимир Иванович Винокуров
Original assignee: Василий Васильевич Ефанов; Сергей Михайлович Мужичек; Владимир Иванович Винокуров
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2006-01-27
Also published as: RU2004107174A

Abstract

FIELD: the proposed mode and the arrangement are designed for definition of the forms of surface vibrations.

SUBSTANCE: the arrangement for definition of the forms of surface vibrations has a source of light, an investigated surface with an indicator, a recorder, a source of vibrations. Such arrangement has a matrix of photoreceivers, a matrix of electronic keys, an analogue-digital transformer, a block of controlling the keys. At that the beam of light reflected from the investigated surface is optically connected with the matrix of the photoreceivers which outputs are successively connected through the first inputs of the matrix of the electronic keys , the analogue-digital transformer is connected with the input of the recorder and the outputs of the block of controlling are connected with the second matrixes of the electronic keys. At that the source of vibrations has a kinematics connection with the investigated surface.

EFFECT: expands the field of application.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерению механических колебаний с использованием средств, чувствительных к излучению, и может быть использовано при контроле форм колебаний вибрирующих объектов.The invention relates to the measurement of mechanical vibrations using means sensitive to radiation, and can be used to control the vibration forms of vibrating objects.

Известен способ определения форм колебаний изделий, заключающийся в освещении пучком света исследуемой поверхности и определении формы колебаний с использованием жидкого индикатора, который наносят на всю исследуемую поверхность, регистрируют интенсивность отраженного от него пучка света, а определение формы колебаний осуществляют по распределению интенсивности в отраженном пучке [1].A known method of determining the modes of vibration of products, which consists in illuminating a light beam of the investigated surface and determining the shape of the vibrations using a liquid indicator that is applied to the entire investigated surface, record the intensity of the light beam reflected from it, and determine the shape of the vibrations by the distribution of intensity in the reflected beam [ one].

Недостатком данного способа является невозможность определения формы колебаний поверхности при воздействии кратковременного волнового импульса, например ударной волны, а также невозможность определения формы колебаний негоризонтальных поверхностей.The disadvantage of this method is the inability to determine the shape of the surface vibrations when exposed to a short-term wave pulse, such as a shock wave, and the inability to determine the shape of vibrations of non-horizontal surfaces.

Наиболее близким к изобретению является способ определения форм-колебаний поверхности, заключающийся в освещении пучком света исследуемой поверхности, на которую нанесен индикатор в виде тонкого диффузно отражающего слоя, регистрации интенсивности отраженного от него пучка света и определении формы колебаний по распределению интенсивности в отраженном пучке, при этом отраженный пучок света принимают дискретно по длине поверхности несколькими фотоприемниками с узким полем зрения, фиксируют значения величин сигналов с каждого приемника до возбуждения колебаний и в момент колебаний и воспроизводят форму колебаний по величинам сигналов в момент колебаний относительно значений сигналов до колебаний поверхности [2].Closest to the invention is a method for determining the shape of the surface, which consists in illuminating with a light beam the test surface, on which the indicator is applied in the form of a thin diffuse reflecting layer, recording the intensity of the light beam reflected from it and determining the shape of the vibrations from the intensity distribution in the reflected beam, this reflected light beam is taken discretely along the surface length by several photodetectors with a narrow field of view, the values of the signal values from each reception are fixed ika to the excitation of oscillations and vibrations at the time of reproducing waveform and the values of signals at the time of the oscillation signal values with respect to the surface oscillations [2].

Наиболее близким к изобретению является устройство, которое содержит источник света, исследуемую поверхность, на которую нанесен индикатор в виде диффузно отражающего слоя, линейку фотоприемников, регистратор, источник колебаний, причем отраженный от исследуемой поверхности пучок света оптически связан по всей длине с линейкой фотоприемников, выходы фотоприемников являются входами регистратора [2].Closest to the invention is a device that contains a light source, a test surface, on which an indicator is applied in the form of a diffusely reflecting layer, a line of photodetectors, a registrar, an oscillation source, the light beam reflected from the surface being examined is optically connected along the entire length with a line of photodetectors, outputs photodetectors are the inputs of the recorder [2].

Недостатком данных способа и устройства является невозможность определения форм колебаний заданной поверхности в двух плоскостях.The disadvantage of the data of the method and device is the inability to determine the vibration forms of a given surface in two planes.

Технической задачей изобретения является - расширение области применения.An object of the invention is to expand the scope.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе определения форм колебаний поверхности, заключающемся в освещении пучком света исследуемой поверхности, на которую нанесен индикатор, в виде тонкого диффузно отражающего слоя, регистрации интенсивности отраженного от него пучка света и определении формы колебаний по распределению интенсивности в отраженном пучке, отраженный пучок света принимают дискретно по заданной поверхности матрицей фотоприемников с узким полем зрения, фиксируют значения величин сигналов с каждого элемента матрицы фотоприемника до возбуждения колебаний и в момент колебаний и воспроизводят форму колебаний в двух плоскостях поверхности, при этом определение форм колебаний заданной поверхности исследования осуществляют за счет комбинации матрицы электронных ключей.The essence of the invention lies in the fact that in the method of determining waveforms of the surface, which consists in illuminating a test surface with a light beam on which the indicator is applied, in the form of a thin diffuse reflecting layer, recording the intensity of the light beam reflected from it and determining the waveform from the intensity distribution in the reflected beam, the reflected light beam is taken discretely over a given surface by a matrix of photodetectors with a narrow field of view, the values of the values of the signals from each element of the matrix are recorded The sensors of the photodetector, before excitation of the oscillations and at the moment of the oscillations, reproduce the oscillation form in two planes of the surface, and the vibration modes of the given research surface are determined by combining the matrix of electronic keys.

Заявляемый способ реализуется в устройстве, которое содержит источник света, исследуемую поверхность с нанесенным на ней индикатором в виде тонкого диффузно отражающего слоя, регистратор, источник колебаний, и дополнительно имеет матрицу фотоприемников, матрицу электронных ключей, аналого-цифровой преобразователь, блок управления ключами, причем отраженный от исследуемой поверхности пучок света оптически связан с матрицей фотоприемников, выход которой последовательно через первые входы матрицы электронных ключей и аналого-цифровой преобразователь соединены с входами регистратора, выходы блока управления соединены со вторыми входами матрицы электронных ключей, источник колебаний имеет кинематическую связь с исследуемой поверхностью.The inventive method is implemented in a device that contains a light source, a test surface with an indicator deposited on it in the form of a thin diffusely reflecting layer, a registrar, an oscillation source, and further has an array of photodetectors, an array of electronic keys, an analog-to-digital converter, a key control unit, and the light beam reflected from the surface under study is optically coupled to a photodetector array, the output of which is sequentially through the first inputs of the electronic key matrix and analog-digital the converter is connected to the inputs of the recorder, the outputs of the control unit are connected to the second inputs of the matrix of electronic keys, the oscillation source has a kinematic connection with the surface under study.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по способу, является следующая совокупность действий:New features that have significant differences in the method is the following set of actions:

1. Отраженный пучок света принимают дискретно по геометрическим размерам матрицы фотоприемников с узким полем зрения, что позволяет воспроизвести форму колебаний в двух плоскостям исследуемой поверхности.1. The reflected light beam is received discretely in geometric dimensions of the matrix of photodetectors with a narrow field of view, which allows you to reproduce the waveform in two planes of the investigated surface.

2. Определяют формы колебаний заданной поверхности в пределах геометрических размеров матрицы фотоприемников за счет управления комбинациями включения электронных ключей.2. Determine the modes of vibration of a given surface within the geometric dimensions of the photodetector array by controlling combinations of electronic keys.

Существенными отличительными признаками по устройству являются матрица фотоприемников, матрица электронных ключей, аналого-цифровой преобразователь, блок управления ключами.The essential distinguishing features of the device are the photodetector array, the electronic key matrix, the analog-to-digital converter, the key control unit.

Проведенный заявителем поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, идентичными всем существенными признакам заявляемого изобретения.A search by the applicant for patent and scientific and technical sources of information, and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention.

Сравнение с прототипом позволило установить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков в заявляемых способе и устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, изобретение соответствует условию "новизна".Comparison with the prototype allowed us to establish a set of essential in relation to the technical result of the distinguishing features in the inventive method and device set forth in the claims. Therefore, the invention meets the condition of "novelty."

Для определения изобретательского уровня заявляемой группы изобретений проведен дополнительный поиск известных решений для выявления в них признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемых способа и устройствам определения форм колебаний поверхности, и выявлено, что предлагаемое решение явным образом не следуют из уровня техники и соответствуют критерию "изобретательский уровень".To determine the inventive step of the claimed group of inventions, an additional search was carried out for known solutions to identify signs that match the distinctive features of the inventive method and devices for determining surface vibration modes, and it was found that the proposed solution does not explicitly follow from the prior art and meet the criterion " inventive step ".

Использование всех новых признаков позволяет расширить область применения способа за счет возможности воспроизведения форм колебаний в двух плоскостях и управления пространственным положением исследуемой поверхности за счет включения различных комбинаций фотоприемников через электронные ключи.The use of all new features allows you to expand the scope of the method due to the ability to reproduce waveforms in two planes and control the spatial position of the investigated surface by including various combinations of photodetectors through electronic keys.

На фиг.1 показана схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - диаграмма сигналов на выходе фотоприемников в двух плоскостях.Figure 1 shows a diagram of a device that implements the proposed method; figure 2 is a diagram of the signals at the output of the photodetectors in two planes.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 света, равномерно освещающий исследуемую поверхность 2, на которую нанесен индикатор 3 в виде диффузноотражающего слоя, матрицу 4 фотоприемников, матрицу 5 электронных ключей, аналого-цифровой преобразователь 6, регистратор 7, блок 8 управления ключами, источник 9 колебаний, причем отраженный от исследуемой поверхности 2 пучок света оптически связан по всей площади с матрицей 4 фотоприемников, имеющих узкое поле зрения. Выходы матрицы 4 фотоприемников являются первыми входами матрицы 5 электронных ключей, вторые входы которых соединены с выходами блока 8 управления электронными ключами, выходы электронных ключей через аналого-цифровой преобразователь 6 соединены с входом регистратора 7.The device (figure 1) contains a light source 1, uniformly illuminating the test surface 2, on which the indicator 3 is applied in the form of a diffuse-reflecting layer, a photodetector array 4, an electronic key matrix 5, an analog-to-digital converter 6, a recorder 7, a key management unit 8, a vibration source 9, the light beam reflected from the surface 2 being studied is optically coupled over the entire area with a matrix of 4 photodetectors having a narrow field of view. The outputs of the matrix 4 of photodetectors are the first inputs of the matrix 5 of electronic keys, the second inputs of which are connected to the outputs of the electronic key management unit 8, the outputs of the electronic keys through an analog-to-digital converter 6 are connected to the input of the recorder 7.

В матрице 4 используются фотоприемники с узким полем зрения для того, чтобы исключить влияние соседних точек исследуемой поверхности 2.In the matrix 4, photodetectors with a narrow field of view are used in order to exclude the influence of neighboring points of the investigated surface 2.

Источником 6 колебаний может быть любой возбудитель динамических колебаний, в том числе и ударная волна.The source 6 of the oscillations can be any causative agent of dynamic oscillations, including a shock wave.

Способ осуществляется следующим образом. На исследуемую поверхность 2 наносят индикатор 3 в виде диффузно отражающего слоя.The method is as follows. An indicator 3 is applied to the test surface 2 in the form of a diffusely reflecting layer.

Поверхность 2 освещают равномерно пучком света от источника света, отраженный пучок света принимают дискретно по длине поверхности 2 матрицей 4 фотоприемников с узким полем зрения.Surface 2 is illuminated uniformly by a light beam from a light source, a reflected light beam is received discretely along the surface 2 by an array of 4 photodetectors with a narrow field of view.

При воздействии источника 6 колебаний на исследуемую поверхность 2 происходит изменение форм поверхности 2, что приводит к изменению интенсивности освещения отдельных фотоприемников матрицы 4 фотоприемников. При этом при отражении от вогнутости исследуемой поверхности 2 интенсивность света возрастает, а при отражении от выпуклости уменьшается, это происходит из-за свойств вогнутой и выпуклой поверхностей.When the source 6 of the oscillations acts on the test surface 2, a change in the shape of the surface 2 occurs, which leads to a change in the illumination intensity of individual photodetectors of the matrix 4 of photodetectors. In this case, when reflected from the concavity of the investigated surface 2, the light intensity increases, and when reflected from the convexity decreases, this is due to the properties of the concave and convex surfaces.

В зависимости от управления комбинацией электронных ключей 5 определяется выбор исследуемой площади объекта и сигналы с выходов матрицы фотоприемников 4, пройдя через определенную комбинацию электронных ключей 5, аналого-цифровой преобразователь 6 фиксируются на регистраторе.Depending on the control of the combination of electronic keys 5, the choice of the studied area of the object and the signals from the outputs of the photodetector array 4 are determined, passing through a certain combination of electronic keys 5, the analog-to-digital converter 6 is fixed on the recorder.

Форма колебаний исследуемой поверхности в двух плоскостях показана на фиг.2.The waveform of the investigated surface in two planes is shown in figure 2.

Использование предлагаемого изобретения позволяет расширить область применения способа за счет возможности воспроизведения формы колебаний поверхности в двух плоскостях и управления исследуемой поверхностью объекта.The use of the invention allows to expand the scope of the method due to the ability to reproduce the shape of surface vibrations in two planes and control the investigated surface of the object.

Источники информации:Information sources:

1. Авторское свидетельство СССР №1411591, кл.G 01 Н 9/00, 1988 г.1. USSR author's certificate No. 1411591, class G 01 H 9/00, 1988

2. Авторское свидетельство СССР №1772633, кл. G 01 Н 9/00, 1992 г. (прототип).2. USSR Copyright Certificate No. 1772633, cl. G 01 H 9/00, 1992 (prototype).

Claims

1. The method of determining the surface vibration modes, which consists in illuminating a test surface with a light beam, on which an indicator is applied in the form of a thin diffuse-reflective layer, recording the intensity of the light beam reflected from it and determining the shape of the vibrations from the intensity distribution in the reflected beam, characterized in that the reflected light beam is received discretely over the surface under study by a matrix of photodetectors with a narrow field of view, the values of the signal values from each element of the photodetector matrix are recorded and before the excitation of oscillations and vibrations at the time of reproducing waveform and the surface, wherein the predetermined range is determined investigated surface area, which is performed by controlling actuation of the matrix of electronic keys associated with the photodetector array.

2. A device for determining waveforms of a surface that contains a light source, a test surface with an indicator, a recorder, a vibration source, characterized in that it has a photodetector array, an electronic key matrix, an analog-to-digital converter, a key control unit, reflected from the investigated surface the light beam is optically coupled to a matrix of photodetectors, the outputs of which are sequentially through the first inputs of the matrix of electronic keys, an analog-to-digital converter is connected to the input of the reg and the outputs of the control unit are connected to the second inputs of the matrix of electronic keys, while the oscillation source has a kinematic connection with the investigated surface.