SU1280335A1 - Device for measuring acoustic vibrations - Google Patents

Device for measuring acoustic vibrations Download PDF

Info

Publication number
SU1280335A1
SU1280335A1 SU853943234A SU3943234A SU1280335A1 SU 1280335 A1 SU1280335 A1 SU 1280335A1 SU 853943234 A SU853943234 A SU 853943234A SU 3943234 A SU3943234 A SU 3943234A SU 1280335 A1 SU1280335 A1 SU 1280335A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
acoustic
axes
calculator
membrane
oscillations
Prior art date
Application number
SU853943234A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Генадий Леонидович Киселев
Яков Максимович Ковальчук
Петр Владимирович Коленько
Алексей Михайлович Лачугин
Original Assignee
Московский Институт Радиотехники,Электроники И Автоматики
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 Московский Институт Радиотехники,Электроники И Автоматики filed Critical Московский Институт Радиотехники,Электроники И Автоматики
Priority to SU853943234A priority Critical patent/SU1280335A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1280335A1 publication Critical patent/SU1280335A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности и расширение диапазона измерений за счет получени  полной информации о векторе акустических колебаний. Устройство содержит приемную мембрану акустической волны и трехгранную пирамиду , зеркальные грани которой нормальны оптическим ос м интерферометров 2-4, оптически св занных с акустическим преобразователем 1. Интерференционные картины измен ютс  при колебании мембраны, изменени  регистрируютс  фотоприемниками 5-7. Электрический сигнал на выходе каждой измерительной цепи пропорционален амплитуде колебаний в направлении, соответствующем оптической оси данного лазерного интерферометра. Информацию о разности фаз колебаний между измерительными цеп ми получают с помощью фазометров 14 и 15. По полученным данным в вычислителе 16 (Л строитс  вектор акустической волны. 2 ил. tc 00 о 00 со елThis invention relates to a measurement technique. The aim of the invention is to increase the accuracy and expand the measurement range by obtaining complete information about the vector of acoustic oscillations. The device contains an acoustic wave receiving membrane and a three-sided pyramid, the mirror faces of which are normal to the optical axis of interferometers 2-4, optically coupled to the acoustic transducer 1. Interference patterns change as the membrane oscillates, changes are recorded by photodetectors 5-7. The electrical signal at the output of each measuring circuit is proportional to the amplitude of oscillations in the direction corresponding to the optical axis of the laser interferometer. Information about the phase difference of oscillations between the measuring circuits is obtained using phase meters 14 and 15. According to the data obtained in the calculator 16 (L, the acoustic wave vector is constructed. 2 or tc 00 o 00

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  акустических волн в объектах контрол  в машиностроении , дефектометрии, прикладной акустике.The invention relates to measurement technology and can be used to measure acoustic waves in objects of control in mechanical engineering, defectometry, applied acoustics.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение диапазона измерений за счет получени  полно информации о векторе акустических ко лебаний.The aim of the invention is to improve the accuracy and expand the measurement range by obtaining complete information about the vector of acoustic oscillations.

На фиг.1 представлена функциональна  схема устройства дл  измерени  акустических колебаний на фиг.2 - акустический преобразователь и схема расположени  акустических осей лазер ных интерферометров.Fig. 1 shows a functional diagram of the device for measuring acoustic oscillations in Fig. 2 — an acoustic transducer and an arrangement of the acoustic axes of laser interferometers.

Устройство состоит из акустического преобразовател  1, трех измерительных цепей из последовательно соединенных лазерных интерферометров 2-4, оптически св занных с акустическим преобразователем 1, фотоприемников 5-7, широкополосных усилителей и фильтров 11-13, фазометров 14 и 15 и вычислител  16, причем выходы фильтров 11-13 и фазометров 14 и 15 св заны с входами вычислител  16, а входы фазометров 14 и 15 св заны соответственно с выходами фильтров 11, 13 и 11, 12.The device consists of an acoustic transducer 1, three measuring circuits from series-connected laser interferometers 2-4 optically coupled to an acoustic transducer 1, photodetectors 5-7, broadband amplifiers and filters 11-13, phase meters 14 and 15, and a calculator 16, with the outputs filters 11-13 and phase meters 14 and 15 are connected to inputs of calculator 16, and inputs of phase meters 14 and 15 are connected respectively to the outputs of filters 11, 13 and 11, 12.

Акустический преобразователь 1 состоит из приемной мембраны 17 и трехгранной пирамиды 18, зеркально отражающие грани которой нормальны оптическим ос м X, Y, Z интерферометров 2-4, причем оптические оси X, Y, Z расположены нормально по отношению друг другу и в точке их пересечени  на приемной мембране 17 установлена трехгранна  пирамида 18 (фиг.2).Acoustic transducer 1 consists of a receiving membrane 17 and a three-sided pyramid 18, the mirror-reflecting faces of which are normal to the optical axis X, Y, Z of interferometers 2-4, and the optical axes X, Y, Z are normally located relative to each other and at the point of their intersection on the receiving membrane 17 a three-sided pyramid 18 is installed (FIG. 2).

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При падении на поверхность приемной мембранЬ 17 акустической вол- ны колеблютс  мембрана 17 и трехгранна  пирамида 18. Дл  улучшени  согласовани  со средой мембрана выполнена в виде тонкой коллоидной пленки. При перемещении пирамиды по какой-либо из осей происходит изменение интерференционной картины, которое регистрируетс  фотоприемниками 5-7. Сигнал с фотоприемников усиливаетс  широкополосными усилител ми 8-10 и поступает на входыWhen the acoustic wave falls on the surface of the receiving membrane 17, the membrane 17 and the triangular pyramid 18 oscillate. To improve the matching with the medium, the membrane is made in the form of a thin colloidal film. When the pyramid moves along any of the axes, the interference pattern changes, which is recorded by the photodetectors 5-7. The signal from the photodetectors is amplified by wideband amplifiers 8-10 and fed to the inputs

фильтров 11-13, настроенных на частоту акустической волны.filters 11-13, tuned to the frequency of the acoustic wave.

Электрический сигнал с каждого фильтра пропорционален амплитуде колебаний в направлении, .соответствующем оптической оси данного лазерного интерферометра. Информацию о разности фаз колебаний, например q , - Cfj . и Ср -Ч,-tfs между каналами получают с помощью фазометров 14 и 15, установленных между выходами трех фильтров . Информаци  о фазе и амплитуде проекции вектора акустической волны используетс  в вычислителе 16 дл  вычислени  модулей I о j, I , /QZ/ амплитуды акустической волны вдоль осей X, Y, Z, по которым стро тс  векторыThe electrical signal from each filter is proportional to the amplitude of the oscillations in the direction corresponding to the optical axis of the laser interferometer. Information about the phase difference of the oscillations, for example q, - Cfj. and Cp -F, -tfs between channels are obtained using phase meters 14 and 15, installed between the outputs of the three filters. The information about the phase and amplitude of the projection of the acoustic wave vector is used in the calculator 16 to calculate the modules I o j, I, / QZ / amplitudes of the acoustic wave along the X, Y, Z axes, which are used to construct vectors

1515

о х ,/) ау бу/оу/cosqiij, о г .j/az/co5Cf,,j,about x, /) ay bu / oy / cosqiij, oh g.j / az / co5Cf ,, j,

где , . gwhere g

X ,X,

y

- единичные векторы в направлении осей X, Y, Z; - unit vectors in the direction of the axes X, Y, Z;

Затем в вычислителе строитс  вектор акустической волны. Например, если оптические оси лазерных интерферометров взаимно ортогональны, то модуль этого вектора равенThen the acoustic wave vector is constructed in the calculator. For example, if the optical axes of laser interferometers are mutually orthogonal, then the magnitude of this vector is

30thirty

/а/ л/ a / l

, ,

а направл ющие косинусы углов к ос м X, Y, Z соответственно равныand the direction cosines of the angles to the axes X, Y, Z are respectively equal to

С05 8х C05 8x

а.but.

coe Q.coe Q.

а-.but-.

cos Вц cos wc

aiai

ТаTa

fQ + afQ + a

,toy+atoy + a

Claims (1)

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь зовано дл  измерени  акустических волн в объектах контрол  в машиностроении , дефектометрии, прикладной акустике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение диапазо на измерений за счет получени  полн информации о векторе акустических к лебаний. На фиг.1 представлена функционал на  схема устройства дл  измерени  акустических колебаний на фиг.2 акустический преобразователь и схем расположени  акустических осей лазе ных интерферометров. Устройство состоит из акустического преобразовател  1, трех измери тельных цепей из последовательно со диненных лазерных интерферометров 2-4, оптически св занных с акустическим преобразователем 1, фотоприе ников 5-7, широкополосных усилителей и фильтров 11-13, фазомет ров 14 и 15 и вычислител  16, причем выходы фильтров 11-13 и фазометров 14 и 15 св заны с входами вычислител  16, а входы фазометров 14 и 15 св заны соответственно с выходами фильтров 11, 13 и 11, 12. Акустический преобразователь 1 состоит из приемной мембраны 17 и трехгранной пирамиды 18, зеркально отражающие грани которой нормальны оптическим ос м X, Y, Z интерферометров 2-4, причем оптические оси X, Y, Z расположены нормально по отношению друг другу и в точке их пересечени  на приемной мембране 1 установлена трехгранна  пирамида 18 (фиг.2). Устройство работает следующим об разом. При падении на поверхность приемной мембранЬ 17 акустической вол ны колеблютс  мембрана 17 и трехгранна  пирамида 18. Дл  улучшени  согласовани  со средой мембрана выполнена в виде тонкой коллоидной пленки. При перемещении пирамиды п какой-либо из осей происходит изменение интерференционной картины, которое регистрируетс  фотоприемниками 5-7. Сигнал с фотоприемников усиливаетс  широкополосными усилител ми 8-10 и поступает на входы фильтров 11-13, настроенных на частоту акустической волны. Электрический сигнал с каждого фильтра пропорционален амплитуде колебаний в направлении, .соответствующем оптической оси данного лазерного интерферометра. Информацию о разности фаз колебаний, например q , - Cfj и Ср -Ч,-tfs между каналами получают с помощью фазометров 14 и 15, установленных между выходами трех фильтров . Информаци  о фазе и амплитуде проекции вектора акустической волны используетс  в вычислителе 16 дл  вычислени  модулей I о j, I , /QZ/ амплитуды акустической волны вдоль осей X, Y, Z, по которым стро тс  векторы ох ,/) ау бу/оу/cosqiij, ог .j/az/co5Cf,,j, где , . g - единичные векторы в направлении осей X, Y, Z; Затем в вычислителе строитс  вектор акустической волны. Например, если оптические оси лазерных интерферометров взаимно ортогональны, то модуль этого вектора равен /а/ л , а направл ющие косинусы углов к ос м X, Y, Z соответственно равны cos Вц fQ + a а-. ,toy+a Формула изобретени  Устройство дл  измерени  акустических колебаний, содержащее приемную мембрану и измерительную цепь, включающую лазерный интерферометр, оптически св занный с мембраной, и последовательно соединенн 1е фотоприемник , установленный на выходе интерферометра, широкополюсный усилитель и фильтр, отличающеес   тем, что, с целью повьш1ени  точности и расширени  диапазона измерений , оно снабжено двум  дополнительными идентичными измерительными цеп ми, двум  фазометрами, вычислителем и трехгранной пирамидой, зеркально отражающие грани которой нормальны оптическим ос м интерферометров , причем выходы фильтров измерительных цепей св заны с входами фазометров и вычислител , выходы фазометров св заны с входами вычислител , оптические оси интерферометров расположены нормально по отношению The invention relates to a measurement technique and can be used to measure acoustic waves in objects of control in mechanical engineering, defectometry, applied acoustics. The aim of the invention is to improve the accuracy and expand the range of measurements by obtaining full information about the acoustic vector. Figure 1 shows the functional design of the device for measuring acoustic oscillations in Figure 2, the acoustic transducer and the acoustic axis arrangements of laser interferometers. The device consists of an acoustic transducer 1, three measuring circuits from successively connected laser interferometers 2–4, optically coupled to the acoustic transducer 1, photodetectors 5–7, broadband amplifiers and filters 11–13, phase meters 14 and 15, and a computer 16, with the outputs of the filters 11-13 and phase meters 14 and 15 connected to the inputs of the calculator 16, and the inputs of the phase meters 14 and 15 respectively connected to the outputs of the filters 11, 13 and 11, 12. The acoustic transducer 1 consists of a receiving membrane 17 and a three-sided pyramids 18 mirrors But the reflecting faces of which are normal to the optical axis X, Y, Z of interferometers 2-4, the optical axes X, Y, Z being normally located relative to each other and at the intersection point on the receiving membrane 1 a three-sided pyramid 18 is installed (Fig. 2) . The device works as follows. When an acoustic wave falls on the surface of the receiving membrane 17, the membrane 17 and the triangular pyramid 18 oscillate. To improve the matching with the medium, the membrane is made in the form of a thin colloidal film. When moving the pyramid n any of the axes, the interference pattern changes, which is recorded by the photodetectors 5-7. The signal from the photodetectors is amplified by wideband amplifiers 8-10 and fed to the inputs of filters 11-13 tuned to the frequency of the acoustic wave. The electrical signal from each filter is proportional to the amplitude of the oscillations in the direction corresponding to the optical axis of the laser interferometer. Information about the phase difference of the oscillations, for example, q, -Cfj and Cp -CH, -tfs between channels, is obtained using phase meters 14 and 15, installed between the outputs of the three filters. The information on the phase and amplitude of the projection of the acoustic wave vector is used in the calculator 16 to calculate the modules I o j, I, / QZ / amplitudes of the acoustic wave along the x, y, z axes, which are used to build the x, y) cosqiij, og .j / az / co5Cf ,, j, where,. g - unit vectors in the direction of the axes X, Y, Z; Then the acoustic wave vector is constructed in the calculator. For example, if the optical axes of laser interferometers are mutually orthogonal, then the magnitude of this vector is equal to / a / l, and the direction cosines of the angles to the axes X, Y, Z are respectively cos Bc fQ + a a-. , toy + a Formula of the Invention A device for measuring acoustic oscillations, comprising a receiving membrane and a measuring circuit including a laser interferometer optically coupled to the membrane, and a photodetector mounted at the output of the interferometer, a wide-pole amplifier and a filter, characterized in that in order to increase the accuracy and expansion of the measurement range, it is equipped with two additional identical measuring circuits, two phase meters, a calculator and a three-sided pyramid, a mirror of reflecting faces which are normal to the axes of the optical interferometers, the measuring filter circuits outputs coupled to input and calculator phase meters, exits phase meters are coupled to inputs of the calculator, the optical axis interferometers arranged normally relative друг к другу, а трехгранна  пирамида установлена в точке их пересечени  на приемной мембране и образует с приемной мембраной акустический преобразователь.each other, and the triangular pyramid is installed at the point of their intersection on the receiving membrane and forms an acoustic transducer with the receiving membrane. Акустачесма  Acoustache Направление HOpfiQ u н пл. /iefiffpa tji г Фиг.2Direction HOpfiQ u n pl. / iefiffpa tji g Figure 2
SU853943234A 1985-08-16 1985-08-16 Device for measuring acoustic vibrations SU1280335A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853943234A SU1280335A1 (en) 1985-08-16 1985-08-16 Device for measuring acoustic vibrations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853943234A SU1280335A1 (en) 1985-08-16 1985-08-16 Device for measuring acoustic vibrations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1280335A1 true SU1280335A1 (en) 1986-12-30

Family

ID=21193891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853943234A SU1280335A1 (en) 1985-08-16 1985-08-16 Device for measuring acoustic vibrations

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1280335A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002103305A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-27 Honeywell International Inc. Inverse corner cube for non-intrusive three axis vibration measurement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US № 3433959, кл. Н 04 В 9/00, 1969. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002103305A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-27 Honeywell International Inc. Inverse corner cube for non-intrusive three axis vibration measurement
US6655215B2 (en) 2001-06-15 2003-12-02 Honeywell International Inc. Inverse corner cube for non-intrusive three axis vibration measurement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3302027A (en) Interferometric method and apparatus for modulation and control of light
Deferrari et al. Vibrational displacement and mode‐shape measurement by a laser interferometer
CA2007190C (en) Laser optical ultrasound detection
EP0339625B1 (en) Broadband optical detection of transient motion from a scattering surface
US6901176B2 (en) Fiber tip based sensor system for acoustic measurements
US6064630A (en) Sensor with an optical interferometric pick-off
US4492464A (en) Apparatus and method for distance measurement by laser interferometry
US2758663A (en) Sound velocity measuring system
US3903734A (en) Technique for measuring the complex shear modulus utilizing laser interferometry
US4621530A (en) Surface acoustic wave accelerometer
SU1280335A1 (en) Device for measuring acoustic vibrations
US4522495A (en) Optical sensing devices
EP0203109B1 (en) Measurement of wave propagation power flow in structures
CN111562009B (en) Common-path angle mirror interferometer and interference method
US5404220A (en) Measuring method and measuring apparatus for determining the relative displacement of a diffraction grating with respect to a plurality of beams
RU2625000C1 (en) Laser-interference meter of pressure gradient in liquid
US4841774A (en) Laser accelerometer
RU2167397C2 (en) Laser gyroscope
Goldstein et al. Fiber optic rotation sensor (FORS) laboratory performance evaluation
SU911168A1 (en) Optical vibrometer
Corti et al. Description of a coherent light technique to detect the tangential and radial vibrations of an arch dam
RU2086917C1 (en) Device for measurement of deviations from linearity
US3535041A (en) Interferometer direction sensor
RU2497090C2 (en) Method for measurement of medium pulse pressure and device for its realisation (versions)
Yoneda et al. Laser probe for surface acoustic wave measurements