RU89697U1 - Устройство для дистанционного определения параметров вибрирующих объектов - Google Patents

Abstract

Устройство для дистанционного определения параметров вибрирующих объектов, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ, ответвитель и излучатель, аттенюатор, вход которого подключен ко второму выходу ответвителю, последовательно соединенные приемную антенну, детекторную секцию, первый усилитель и регистрирующий прибор, причем приемная антенна расположена в одной плоскости с излучателем, а второй выход аттенюатора подключен ко второму входу детекторной секции, отличающееся тем, что дополнительно между первым усилителем и регистрирующим прибором введены последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь, адаптивный фильтр и контроллер USB, а также дополнительно введены последовательно соединенные между собой пьезоэлектрический датчик, фильтр низких частот, второй усилитель и второй аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен со вторым входом адаптивного фильтра, причем в качестве регистрирующего прибора использована персональная ЭВМ.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для определения параметров вибрирующих объектов, например деталей машин.

Задача бесконтактного измерения и анализа вибраций различных объектов достаточно актуальна и в настоящее время. Известен ряд устройств, предназначенных для ее решения [1].

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ, детектор с подключенным к нему индикатором и антенну. В этой установке параметры вибраций определяются по изменениям показаний стрелочного прибора [2].

Достоинством этого устройства является возможность прецизионных измерений параметров, однако его практическое применение существенно затруднено из-за необходимости точного знания расстояния до объекта.

Известно устройство для дистанционного определения параметров вибрирующих объектов [3], выбранное в качестве прототипа, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ, ответвитель и излучатель, аттенюатор, вход которого подключен к ответвителю, последовательно соединенные приемную антенну, расположенную в одной плоскости с излучателем, детекторную секцию, усилитель и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что введен блок сканирования частоты, подключенный к генератору СВЧ, а выход аттенюатора подсоединен к второму входу детекторной секции.

Устройство работает следующим образом. Электромагнитные волны, вырабатываемые генератором 1, частично проходят через ответвитель 3 и излучаются излучателем 4 в направлении исследуемого вибрирующего объекта. Отраженные от объекта волны принимаются антенной 5 и поступают на детекторную секцию 6, на которую также подается для калибровки часть энергии генератора 1, отведенная ответвителем 3 и прошедшая через аттенюатор 9. Детекторная секция 6 выделяет переменную составляющую амплитуды сигнала вибрации, которая после усилителя 7 поступает на регистрирующий прибор 8.

Недостатком данного устройства является значительная погрешность в измерении параметров вибрации объекта, если он находится на вибрирующем основании, или сам измеритель подвержен вибрационным помехам.

Задачей полезной модели является повышение точности измерения параметров вибрации в условиях воздействия помех, обусловленных наличием вибраций, не относящихся к объекту контроля.

В заявляемом устройстве предложено техническое решение, позволяющее измерять амплитуду, частотный спектр вибраций вибрирующего объекта, находящегося в зоне действия радиолокационного датчика.

Этот технический результат достигается благодаря тому, что в устройство для дистанционного определения параметров вибрирующих объектов, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ, ответвитель и излучатель, аттенюатор, вход которого подключен ко второму выходу ответвителю, последовательно соединенные приемную антенну, детекторную секцию, первый усилитель и регистрирующий прибор, причем приемная антенна расположена в одной плоскости с излучателем, а второй выход аттенюатора подключен ко второму входу детекторной секции, предлагается ввести дополнительно между первым усилителем и регистрирующим прибором последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь, адаптивный фильтр и контроллер USB, а также дополнительно ввести последовательно соединенные между собой пьезоэлектрический датчик, фильтр низких частот, второй усилитель и второй аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен со вторым входом адаптивного фильтра, причем в качестве регистрирующего прибора предлагается использовать персональную ЭВМ.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства, где обозначено:

1 - генератор сверхвысоких частот;

2 - ответвитель;

3 - излучатель;

4 - аттенюатор;

5 - приемная антенна;

6 - детекторная секция;

7 - первый усилитель;

8 - первый аналого-цифровой преобразователь;

9 - адаптивный фильтр;

10 - контроллер USB;

11 - персональная ЭВМ;

12 - пьезоэлектрический датчик вибрации;

13 - фильтр низких частот;

14 - второй усилитель;

15 - второй аналого-цифровой преобразователь;

Устройство работает следующим образом.

Электромагнитные волны, вырабатываемые генератором 1, частично проходят через ответвитель 2 и излучаются излучателем 3 в направлении исследуемого вибрирующего объекта.

Отраженные от объекта волны принимаются антенной 5 и поступают на детекторную секцию 6, на которую также подается для калибровки часть энергии генератора 1, отведенная ответвителем 2 и прошедшая через аттенюатор 4. Детекторная секция 6 выделяет переменную составляющую амплитуды сигнала вибрации исследуемого объекта и вибрационной помехи, которая после усилителя 7 поступает на первый аналого-цифровой преобразователь 8 и далее на первый вход адаптивного фильтра 9.

Одновременно пьезоэлектрический датчик вибрации 11 преобразует вибрационные колебания установки на которой закреплен исследуемый объект или колебания почвы вблизи установки радиолокационного датчика в напряжение, которой пройдя фильтр низких частот 13, усилитель 14, и после преобразования в цифровую форму, подается на второй вход адаптивного фильтра 9, формируя таким образом образцовый или опорный сигнал.

Адаптивный фильтр 9 реализуя алгоритм адаптации (предложенный, например, в [4]) стремится преобразовать входной сигнал так, чтобы сделать его как можно ближе (в смысле среднеквадратической ошибки) к образцовому. Поскольку, со входным сигналом фильтра (сигналом от радиолокационного датчика) коррелированна лишь помеховая составляющая вибрации (образцового сигнала), то после завершения процесса адаптации на выходе фильтра будет получена оценка шума, присутствующего в образцовом сигнале. Сигнал ошибки, рассчитываемый как разность между образцовым сигналом и выходным сигналом адаптивного фильтра, будет в этом случае представлять собой очищенный от помех сигнал пропорциональный вибрации исследуемого объекта.

Контроллер USB 10 служит для ввода данных с адаптивного фильтра, выполненного на PLIS в ПЭВМ 11, где и происходит отображение результатов контроля.

Список литературы:

1. Гречинский Д.А. Методы и средства бесконтактного измерения вибрации. Метрология, 1982, №6, с.18.

2. Патент РФ 2025669, опубл. 30.12.1994 г., «Измеритель вибрации».

3. Патент РФ 2009452, опубл. 15.03.1994 г., «Устройство для определения параметров вибрирующих объектов».

4. Сергиенко А.Б., Цифровая обработка сигналов: учебник для вузов. 2-е изд. СПб.: Питер, 2006. - 751 с.

Claims (1)

1. Устройство для дистанционного определения параметров вибрирующих объектов, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ, ответвитель и излучатель, аттенюатор, вход которого подключен ко второму выходу ответвителю, последовательно соединенные приемную антенну, детекторную секцию, первый усилитель и регистрирующий прибор, причем приемная антенна расположена в одной плоскости с излучателем, а второй выход аттенюатора подключен ко второму входу детекторной секции, отличающееся тем, что дополнительно между первым усилителем и регистрирующим прибором введены последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь, адаптивный фильтр и контроллер USB, а также дополнительно введены последовательно соединенные между собой пьезоэлектрический датчик, фильтр низких частот, второй усилитель и второй аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен со вторым входом адаптивного фильтра, причем в качестве регистрирующего прибора использована персональная ЭВМ.