SU1374060A1 - Устройство дл измерени амплитуды колебаний объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  использовани  при длительных испытани х деталей на усталостную прочность . Цель изобретени  - повьшение точности измерени  амплитуды вибраций - достигаетс  за счет учета изменени  с момента градуировки  ркости источника света и освещенности окружающей среды. Один из потоков от источника 1 света, выполненного с двум  выходами, делитс  светоделителем 2 на два, один из которых, перекрыва  часть колеблющегос  объекта 3, /4 , проходит фотоприемник 6, электричес-- ки св занный с блоком 21 обработки, информации, куда поступает также информаци  от фотоприемников 11 и 19 о колебани х имитатора 8 объекта, установленного на вибраторе 9, и о допплеровском сигнале, зарегистрированном в интерферометре Майкельсо- на, включающем светоделитель 16, оптически св занный с поверхностью имитатора 8 объекта и зеркалом 15, последовательно установленным в ходе излучени  второго выхода источника за Зеркалами 13 и 14. Предварительна  градуировка осуществл етс  с помощью измерител  23 вибрации, а в процессе измерени  амплитуды колебаний объекта 3 производитс  автоматическое измерение коэффициента пропорциональности градуировочного канала, учет которого в блоке 21 обработки результатов измерени  определ ет высокую точность измерени  амплитуды колебаний. 1 ил. ( чвмп со vj

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использоватьс  при длительных испытани х деталей на усталостную прочность, при балансировке роторных систем8 а также при длительных испытани х машин и механизмов .

Целью изобретени   вл е рс  повьше- ние точности и достоверности измерений амплитуды колебаний за счет учета изменени  с момента градуировки  ркости источника света, освещеннос- рги окружающей среды и нелинейности оптоэлектронного канала путем высокоточной дополнительной градуировки в реальном масштабе времени.

На чертеже изображена схема устройства .

Устройство содержит последовательно установленные источник 1 света, светоделитель 2 луча света. Исследуемый объект 3 установлен на вибраторе 4 . Далее щелева  диафрагма 5 установлена перед фотоприемником 6, зеркало 7 направл ет луч света на имитатор 8 обьекта, установленньй на.виб- работе 9, щелева  диафрагма 10 установлена перед фотоприемником 11, оптически св занным с зеркалом 7. На имитаторе 8 объекта установлен отражатель 12. Источник 1 света выполнен в вдце лазера с двум  выходами, на втором выходе которого последовательно установлены зеркала 13 - 15. Интерферометр Майкельсона, включающий светоделитель 16 и зеркало 17, уста новлён на платформе 18, на которой установлен фотоприемник 19 с точечной диафрагмой 20 перед ним. Устройство включает блок 21 обработки информации с цифровым дисплеем 22, а также измеритель 23 амплитуды коле- баний исследуемого объекта при градуировке .

Вибратор 9 электрически соединен с блоком 21 обработки информации, который электрически с фото- приемниками 6, 11 и 19 и измерителем 23 амплитуды вибрации. Интерферометр оптически св зан через светоделитель 16 с зеркалом 15 и отражателем 12 имитатора 8 объекта.

Устройство работает следующим образом .

Луч света после выхода из источника 1 раздел етс  светоделителем 2 на два луча. Первый луч направл етс  на исследуемьй объект 3, колеблющийс , например, от вибратора 4. Часть луча, не перекрыта  колеблющимс  объектом 3, проходит щелевую диафрагму 5 и падает на фотоприемник 6. Интенсивность луча, падающего на фотоприемник 6, измен етс  пропорционально амплитуде колебаний объекта 3, соответственно измен етс  и электрический .сигнал, снимаемый с фотоприемника 6. Второй луч направл етс  зеркалом 7 на имитатор 8 объекта, колеблющийс  от градуировочного вибратора 9. Часть луча, не перекрыта 

имитатором 8 объекта, проходит через щелевую диафрагму 10 и падает на фотоприемник 11, снимаемьш электрический сигнал с которого.пропорционален амплитуде колебаний имитатора 8 объекта .

I

Перед измерени ми производ т исходную градуировку следующим образом, Измерителем 23 амплитуды колебаНИИ , например оптическим микроскопом , измер ют амплитуду колебаний объекта 3 и определ ют градуировоч- ньш коэффициент измерительного канала как отношение измеренной амплитуды колебаний к электрическому сигналу , снимаемому с фотоприемника 6. Определение градуировочного коэффициента производитс  с помощью бло- ка 21 обработки информации.

Аналогичным образом определ ют исходный коэффициент пропорциональности градуировочного оптоэлектрон- ного канала, дл  чего вьшедший с обратной стороны источника 1 луч с помощью зеркал 13 - 15 направл ют на светоделитель 16 интерферометра. Светоделитель 16 раздел ет падающий на него луч света на два луча: изме- рительный и референтный. Измеритель ньй луч падает на измерительный отражатель 12, установленный на имитаторе 8 объекта. Это дает возможность получить на выходе фотоприемника 19 с точечной диафрагмой 20, куда падает

И референтный луч после отражени  от зеркала 17, допплеровский сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний имитатора 8 объекта. Блок 21 обработки определ ет амплитуду колебаний

имитатора 8 объекта по автоматически введенному в него допплеровскому сигналу с фотоприемника 19 и введенному сигналу с частотой колебаний вибратора 9.

Таким образом, при исходной градуировке с помощью решающего устройства определ ют коэффициенты пропорциональности оптоэлектронного и изме рительного каналов.

В процессе измерени  амплитуды колебаний .исследуемого объекта 3 измерительным каналом производитс  автоматическое измерение коэффициента пропорциональности градуировочного . канала. Если произойдут отклоне.ни  параметров источника 1 света, освещенности окружающей среды или нели- нейности от исходных, то блок 21 оп- ределит разность в коэффициентах пропорциональности градуировочного канала, и автоматически внесет эту разность в виде; поправки в исходный градуировочный коэффициент измери- тельного канала. За счет автоматического внесени  этой поправки во врем  измерений достигаетс  высока  точность определени  амплитуды колебани исследуемого объекта 3.

Блок 21, в качестве которого может использоватьс  программируемый микрокалькул тор Электроника МК-46 работает по алгоритму, составленному по следующей математической модели: I

Wgrp.MCK . ИЪМ 7

.M-Hf гр. ИСХ8frp. 8ч„

А-(,Г, + -и- UOB.H,

- гр. иэм

UoБ,иc Lfrp.HCv

А - определ ема  амплитуда ко

лебаний исследуемого объекта 3;

- измеренна  измерителем 23 во врем  исходной градуи-

40

. Иск

ровки амплитуда колебаний исследуемого объекта; - напр жение электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника 6 во врем  исход- . ной градуировки;

- частота допплеровского сигнала , снимаемого с фотоприемника 19 во врем  исходной градуировки;

- частота колебаний градуиро- -

вочного вибратора 9; - длина волны излучени  лазера 1 ;

„|,j - напр жение электрического

сигнала, снимаемого с фото-

с

Q 15 20 25

. ЗО

,

35

40

.

-

тр. изм

приемника 11 во врем  исходной градуировки;

СОагр.изм частота допплеровского сигнала , снимаемого с фотоприемника 19 во врем  измерени  амплитуды колебаний исследуемого объекта 3; - частота колебаний градуировочного вибратора 9 во врем  измерени  амплитуды колебаний исследуемого объекта 3;

ИГР jj3v. напр жение электрического сигнала, снимаемого с фотоприемника 11 во врем  измерени  амплитуды колебаний исследуемого объекта 3;

- об. изм напр жение электрического

сигнала, снимаемого с фотоприемника 6 во врем  измерений амплитуды колебаний исследуемого объекта 3.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  амплитуды колебаний объектов, содержащее последовательно установленные источник света, фотоприемник с диафрагмой, блок обработки информации и блок градуировки , включающий измеритель амплитуды вибраций, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  амплитуды вибраций , оно снабжено светоделителем, установленным между фотоприемником и источником света, который выполнен в виде лазера с двум  выходами, тре- м  зеркалами, последовательно установленными в ходе излучени  из второго выхода лазера, и четвертым зеркалом , размещенным в ходе излучени , отраженного от светоделител , а блок градуировки выполнен в виде имитатора объекта установленного на вибраторе, электрически соединенном с блоком обработки, фотоприемника с диафрагмой , оптически св занного с четвертым зеркалом через имитатор объекта и электрически - с блоком обработки информации, и интерферометра Май- кельсона, оптически св занного через светоделитель с третьим зеркалом и поверхностью имитатора объекта и электрически - с блоком обработки информации.