SU1048330A1 - Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений - Google Patents

Abstract

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий {последовательно соединенные задаю щий генератор и излучающий преобразователь , приемный преобразователь ,и фазовый детектор, второй вход которого подключен к входу излучаквдего преобразовател , и коммутатор, о тл и чающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности и расширени  динамического диапазона, .он снабжен включенной между генератором и излучающим преобразователем линией задержки, управл ющие входы которой подключены к выходу коммутатора, подключённым к выходу фазового детектора аналого-цифровым преобразователем, подключенным к его выходу блоком обработки информации, источником опорного напр жени .и соединенным с ним компаратором, второй i вход которого подключен к выходу фазового детектора, а выход - к вто (П рому входу блока обработки информа ,ции и к входу коммутатора.

Description

СХ)

со оо , Изобретение относитс  к иэмеритвль нбй технике и может быть использова но в любой отрасли машиностроени . Известен ультразвуковой фазовый измеритель виброперемецений, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, излучающий преобразователь , приемный преобразователь и фазовый детектор, второй вхо которого подключен к выходу задаюцего генератора. Принцип работы измерител  основа на измерении разности фаз излученно го и отраженного от исследуемого объекта ультразвукового сигнала, по величине которой суд т о смещенииобъекта ClL Недостатком измерител   вл етс  узкий динамический диапазон измерен из-за наличи  нелинейных искажений выходного сигнала за счет/произвол ного выбора рабочей точки излучающего и приемного преобразователей. При этом в выходном сигнёше фазового детектора по вл ютс  дополнитель ные гармоники, обусловленные нели (нейными искажени ми. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс , ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и излучающий преобразователь приемный преобразователь и фазовый детектор, второй вход которого подключен ко входу излучающего преобразовател , и коммутатор. При измерении стационарных проце сов измеритель работает в линейном .. режиме. На практике чаще всего имеют место нестационарные процессы, при которых измер емые высокочастотные сигналы складываютс  с по вл ющимис  низкочастотными, что приводит к изменению положени  рабочей точки фазового детектора и по влению нелинейных искажений С23. Недостатком известного устройства  вл етс  УЗКИЙ динамический диапазон измер емых- виброперемещений, обусловленный нелинейными искажени ми выходного сигнала фазового детектора Цель изобретени  - Ловышение чувствительности и расширение динамического диапазона. Поставленна  цель достигаетс  тем, что ультразвуковой фазовый изме ритель виброперемещений, содержащий последовательно соединенные задак дий генератор и излучак ций преобразователь , приемный преобразователь и фазовый детектор, второй вход которого подключен к входу излучающего преобразовател , и коммутатор, снабжен включенной между генератором и излучающим преобразователем .линией задержки , управл ющие входа которой подключены к выходу коммутатора. подключенным к выходу фазового детектора аналого-цифровым преобразовате лем, подключенным к его выходу блоком обработки инфомации, источником опорного напр жени  и соединенным с ним компаратором, второй вход которого подключен к выходу фазового детектора, а выход - к второму вхоДУ блока обработки информации и к входу коммутатора. На фиг. 1 представлена структурна  схема измерител ; на фиг. 2 диаграммы напр жени , по сн ющие работу измерител . Ультразвуковой фазовый измеритель вибррперемещений содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, линию 2 задержки с управл емыми входами, излучающий преоб-, разователь 3, взаимодействук ций с исследуемым объектом 4, приемный преобразователь 5, фазовый детектор . 6, второй вход которого подключен к входу излучающего преобразовател  3, аналого-цифровой преобразователь 7 и блок 8 обработки информации. Вым ход фазового детектора 6 соединен.со входом компаратора 9, выход которого соединен со входом коммутатора 10 и вторым входом блока 8 обработки информации. Другие входы .компаратора 9 соединены с выходом источника 11 опорного напр жени . Выходы коммутатора 10 сЪединеНы с управл ющими входами управл емой линии 2 задержки. Измеритель работает следующим образом. Выходной сигнсш задающего генератора 1 vepe3 линию 2 задержки посту-; пает на излучающий преобразователь 3. Первоначальна  задержка сигнала должна удовлетвор ть условию Ро {-J-+-v-j А , где п - число дискретных изменений фазы, равное числу управл ющих входов линии .2 задержки, Л - длина ультразвуковой волны. . В этом случае при смещении объекта 4 на величину 4R.(t) 4 измеритель . о ... . аботает в линейном режиме, отра- . енный сигнал с выхода приемного пребразовател  5 поступает на второй вход фазового детектора 6, на первый вход которого поступает опорный сигнал с линии 2 задержки. Измен ющийс  по амплитуде . выходной сигнал фазового детектора 6 поступает н-а компаратор 9, на который от источника 11 опорного напр жени  подаютс  напр жени  уровней 0 и 1/, соответствующие верхнему и иижнему порогам , вне которых заметно наличие нелинейных искажений. При увеличении входного сигнёша фазового детектора на величину, соответствующую

смещению объекта 4 Л К 7(18 , за которым начинают про вл тьс  нелинейные искажени , выходной сигнал tJU(V фазового детектора 6 в компараторе 9 достигает одного из уровней напр жени  (d или 0)(фиг. 2). В этом случае .на выходе компаратора 9 по вл етс  импульс О, поступающий одновременно на коммутатор 10 и блок 8 обработки информации. На втором выходе коммутатора 1о по вл етс  управл ющий сигнал, измен кпшй врем  f задержки. Врем  t соответствует изменению фазы сигнала на входе фазового детектора € на .71/4 , т.е. рабоча  точка измерител  смещаетс  на Л/в , что устран ет нелинейное искажение . При уменьшении значени  входного сигнала и следовательно, уменьшении изменени  фазы до значени  77 /4, величина выходного сигнала фазового детектора б уменьшаетс  до величины 02 (фиг. 2 ), что вызывает

по вление -отрицательного импульса :на выходе компаратора 9, который переключает коммутатор 10 в исходное состо ние. Лини  2 задержки мен ет фазу на л/4 , но в обратном направлэнии . Устройство вновь работает в линейном режиме. Информаци  о перемшцёнии объекта с фазового детектора б через аналого-цифровой преобразователь 7 заноситс  в блок 8 обработкк информации.

Введение в измеритель новых злв-i ;ментов и св зей позвол ет автоматически отслеживать изменение величины

15 выходного сигнгша и в сортветствии .с этим измен ть положение рабочей точки измерител  таким сбразом, чтобы она нгисодилась на линейном участке характеристики, что приводит к умень20 шению нелинейных искажений, а,следовательно , к расширению динамического :диапазрна.

Claims (1)

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАЗОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий ί последовательно соединенные задаю- ¹ щий генератор и излучающий преобразователь, приемный преобразователь ,и фазовый детектор, второй вход которого подключен к входу излучающего преобразователя, и коммутатор, о тл и чающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и ра'сширения динамического диапазона, .он снабжен включенной между генератором и излучающим преобразователем линией задержки, управляющие входы которой подключены к выходу коммутатора, подключённым к выходу фазового детектора аналого-цифровым преобразователем, подключенным к его выходу блоком обработки информации, источником опорного напряжения и соединенным с ним компаратором, второй вход которого подключен к выходу фа'зового детектора, а выход - к второму входу блока обработки информа- Λ ции и к входу коммутатора. *