RU9530U1 - Измеритель малых периодических вибраций - Google Patents

Abstract

Измеритель малых периодических вибраций с помощью лазерного доплеровского виброметра, использующий формирование массива точек пересечения сигналом нулевого уровня и включающий источник монохроматического излучения - лазер, светоделительное зеркало, зеркало, систему линз, соединенные последовательно фотоприемник, усилитель, фильтр верхних частот, аналого-цифровой преобразователь, ПЭВМ, блок управления, оптический фазовращатель, отличающийся тем, что к ПЭВМ подключен блок синхронизации, синхронизирующий работу устройства с движением исследуемой вибрирующей поверхности и позволяющий повысить точность восстановления закона движения объекта.

Description

Измеритель малых периодических вибраций

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в метрологии при исследовании механических вибраций мальж амплитуд бесконтактным методом средствами лазерной доплеровской виброметрии.

Известны оптические измерительные устройства, состоящие из лазера, оптической системы и фотоприемника, с помощью которых можно измерять параметры вибраций, такие как амплитуда и период движения объекта 1. Однако использование данных устройств не позволяет определять закон движения вибрирующей поверхности. Измерять закон движения вибрирующей поверхности позволяют устройства, состоящие из лазера, оптической системы, оптического фазовращателя и фотоприемника 2. Однако применение дщшык устройств предполагает использование в процессе обработки данных внутреннего таймера ЭВМ, не являющегося стабильным вследствие циклов регенерации памяти, что влияет на точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности оценки закона движения вибрирующей поверхности на основе использования лазерного доплеровского виброметра (ЛДВ) посредством введения в схему прибора блока синхронизации.

Поставленная цель достигается за счет управления моментами начала оцифровки сигнала ЛДВ путем использования блока синхронизации, позволяющего синхронизировать работу системы с вибрациями объекта.

М. кл.ЗО 01 R 23/16

Схема измерителя периодического закона движения вибрирующей поверхности приведена на фигЛ.

Измеритель состоит из лазерного доплеровского виброметра, в состав которого входит лазер 1, светоделительное зеркало 2, зеркало 3, линзы 4, 6 и соединенные последовательно фотоприемник 7, усилитель 8, фильтр верхних частот 9, аналого-цифровой преобразователь 11, ПЭВМ 12, оптический фазовращатель 10, блок управления 13. Кроме того, измеритель включает в себя блок синхронизации 14.

Закон движения объекта восстанавливается по точкам, в которых сигнал лазерного доплеровского виброметра обращается в нуль 3.

Указанный метод основан на нахождении корней сигнала ЛДВ при периодическом движении объекта с пошаговым изменением фазы колебаний.

Измеритель работает следуюпщм образом. Излучение лазера 1 светоделительным зеркалом 2 расщепляется на два пучка, после чего отклоненный пучок поворачивается зеркалом 3 строго параллельно пучку, прошедшему светоделительное зеркало. Далее, с помощью линзы 4 оба пучка фокусируются на поверхности исследуемого движущегося объекта 5. Рассеянное поверхностью объекта излучение фокусируется линзами 4, 6 на фотоприемник 7. Электрический сигнал фотоприемника усиливается усилителем 8 и проходит через фильтр верхних частот 9.

Для возможности изменения фазы сигнала на выходе ЛДВ на пути одного из его лучей ставится оптический фазовращатель 10, управляемый через блок управления 13. В качестве оптического фазовращателя может быть использован электрооптический

модулятор МЛ-102, действие которого основано на эффекте Поккельса.

Сигнал ЛДВ оцифровывается аналого-цифровым преобразователем 11 и считывается в ПЭВМ 12. Далее по выборке сигнала вычисляется период вибраций поверхности. Значение этого интервала времени передается в блок синхронизации. Блок синхронизации начинает вырабатывать импульсы с периодом движения объекта, поступающие в ПЭВМ. После прихода очередного импульса разрешается оцифровка сигнала ЛДВ. Это позволяет считывать сигнал начиная с одного и того же момента времени относительно начала периода колебаний.

После прихода выборки фиксируются моменты положительного перехода через нуль выходного сигнала виброметра. Блок управления 13 вырабатывает электрический сигнал, изменяющий фазу фазовращателя 10 на некоторую фиксированную величину через каждый период вибраций. Вновь фиксируются моменты положительного перехода через нуль сигнала ЛДВ. Эта процедура повторяется до тех пор, пока фаза сигнала не изменится на 271 относительно первоначальной. Затем производится пошаговый расчет значений закона движения вибрирующей поверхности в пределах каждого интервала между соседними пересечениями нулевого уровня.

Таким образом введение в схему лазерного доплеровского виброметра блока синхронизации позволяет исключить влияние нестабильности внутреннего таймера ЭВМ и повысить точность восстановления закона движения вибрирующей поверхности.

Источники информации:

1.Дубнищев Ю.Н., Ринкевичюс Б.С. Методы лазерной доплеровской анемометрии. - М,: Наука, 1982.

2.Захарченко В.Д., Брыжин А.А. Измеритель периодического закона движения вибрирующей поверхности. Свидетельство на полезную модель №6244. Роспатент, 31 марта 1998г.

3.Захарченко В.Д. Способ измерения периодического закона движения вибрирующей поверхности. Патент на изобретение № 2101686. Роспатент, 10 января 1998г.

Claims (1)

1. Измеритель малых периодических вибраций с помощью лазерного доплеровского виброметра, использующий формирование массива точек пересечения сигналом нулевого уровня и включающий источник монохроматического излучения - лазер, светоделительное зеркало, зеркало, систему линз, соединенные последовательно фотоприемник, усилитель, фильтр верхних частот, аналого-цифровой преобразователь, ПЭВМ, блок управления, оптический фазовращатель, отличающийся тем, что к ПЭВМ подключен блок синхронизации, синхронизирующий работу устройства с движением исследуемой вибрирующей поверхности и позволяющий повысить точность восстановления закона движения объекта.