SU1453176A1 - Устройство дл измерени виброперемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет исключени  погрешности от нестабильности параметров элементов устройства. Основание 2 электрического преобразовател  1 закреплено на вибрируницем объекте. ЭДС, наводима  в рабочей катушке 6, закрепленной 7 (Л О1 со Од

Description

на основании 2, при ее перемещении относительно неподвижной инерционной массы 5 (посто нного магнита) преобразуетс  в переменное напр жение, содержащее полезную информацию и поступающее непосредственно и через фазовращатель 13 на входы соответственно первого и.второго формирователей 9 и 14 импульсов, обладающих гистере- |зисными характеристиками. Это позво- п ет дл  формировани  импульсов на их выходах использовать только информацию о частоте установившегос  режима колебаний и исключить погрешности DT нестабильности параметров элемен145

тов устройства, так как эта нестабильность оказывает вли ние на амплитуду переменного напр жени , но не на частоту. Импульсы с выхода второго формировател  импульсов 14 используютс  дл  формировани  строб-импульсов регулируемой длительности, преобразуемых источником 18 света в световые , момент зажигани  которых синхронизируетс  частотой исследуемого сигнала. В окул ре неподвижно установленного измерительного микроскопа 19 наблюдаетс  изображение линии контура основани  2 в любой фазе ее движени . 1 ил.

1

Изобретение относитс  к контрольн 1 змерительной технике и может быть использовано в приборостроении при создании аппаратуры дл  измерени  г эраметров вибрации.

Цель изобретени  - повышение точ- 1|ости и информативности за счет ис- 1 |:лючени  погрешности от нестабильнос- т|и параметров элементов устройства.

На чертеже представлена функцио- 1 альна  схема устройства.

Устройство содержит электрический г|реобразователь 1, состо щий из осно- ани  2, рычага 3, шарнирно закреп- Ценного на основании 2, пружины 4, 1|оторой подпружинен рычаг 3, инер- х ионной массы 5, выполненной в виде г|осто нного магнита с. кольцевым зазором , рабочей катушки 6, закрепленной На основании 2 и расположенной в коль Девом зазоре инерционной массы 5, и Компенсационной катушки 7, закрепленной на среднем стержне инерционной массы 5, усилитель 8 напр жени  к Соответствующим входам которого под- кглючены последовательно соединенные рабоча  6 и компенсационна  7 катуш- 1и,. последовательно соединенные первый формирователь 9 импульсов (ФИ), входом подключенный к выходу усилите- л1  8 напр жени , первый преобразователь 10 длительности импульсов (ПДИ), Триггер 11 и измеритель 12 временных интервалов (ИВИ), последовательно . соединенные фазовращатель 13, входом

подключенньй к выходу усилител  8 напр жени , второй ФИ 14, формирователь 15 строб-импульсов (ФСИ) и усилитель 16 мощности, второй ПДИ 17 входом подключенный к выходу второго ФИ 14, а выходом - к второму входу (R-входу) триггера 11, источник 18 света, подключенный к выходу усилител  16 мощности, измерительный микроскоп 19 (условно изображен только окул р) и неподвижное основание 20, на котором установлены источник 18 света и измерительный микроскоп 19, при этом источник 18 света размещен в поле окул ра измерительного микроскопа 19.

Устройство дл  измерени  виброперемещений работает следующим-образом

При закреплении основани  2 электрического преобразовател  1 на вибрирующем объекте имеет место перемещение рычага 3 с закрепленной на .нем инерционной массой 5 относительно рабочей катушки 6. Если частота колебаний основани  2 значительно больше собственной частоты системы, определ емой жесткостью пружины 4 и величиной инерционной массы 5, то центр т жести последней остаетс  неподвижным , а рабоча  катушка 6 совершает в радиальном зазоре инерционной массы 5 колебани  с амплитудой, равной амплитуде измер емых колебаний, ЭДС, наводима  в рабочей катушке 6, про порциональна  скорости измер емых

1

виброперемещений, подаетс  на вход усилител  8 напр жени . Дл  уменьшени  чувствительности электрического преобразовател  1 к внешним переменным магнитным пол м, компенсационна  катушка 7 выполнена с таким же количеством витков, как и у рабочей катушки 6, но намотана во встречном нап :равлении, однако эта мера позвол ет достичь лишь частичной компенсации вли ни  внешних переменных магнитных полей из-за неравенства параметров рабочей 6 и компенсационной 7 катуше неадекватности их размещени  и нестабильности температурных условий.

Полученное напр жение с выхода усилител  8 напр жени  непосредственно и через фазовращатель 13 подаетс  на входы первого 9 и второго 14 ФИ. Фазовращатель 13 позвол ет плавно измен ть фазу входного напр жени  от О до 180°, а первый 9 и второй 14 ФИ формируют импульсы по входному напр жению и по напр жению, сдвинутому по фазе относительно входного. При этом формирование импульсов происходит при нулевых значени х входного и сдви , нутого напр жений, что позвол ет не учитывать истинных значений амплитуд указанных напр жений и, следовательно , исключить из анализа погрешности ЭДС, поступающей на вход усилител  8 напр жени , а также погрешностей от самого усилител  8 напр жени . Стабилизаци  нулевых значений напр жений, подаваемых на входы первого 9 и второго 14 ФИ, т.е. повьш1ение помехозащищенности схемы, достигаетс  за счет гистерезисных характеристик последних .

Таким образом, из информации, содержащейс  в напр жении, снимаемом с выхода усилител  8 напр жение, используетс  лишь информаци  о частоте установившегос  режима колебаний основани  2 относительно неподвижной инерционной массы 5. Сформированные импульсы с выходов первого 9 и второго 14 ФИ поступают на входы перво- го 10 и второго 17 ЩЩ, в которых происходит формирование (укорачивание ) запускающих импульсов, подаваемых на установочные входы триггера 11. При этом на вход S подаетс  им- пульс с первого ИДИ 10, а на вход R - с второго ДЦИ 17. Таким образом, длительность импульса на пр мом выходе О триггера 11, измер ема  ИВИ

10

ус- 5

20

0

0

5 Q g

Claims (1)

12, соответствует временной задержке импульса, поступающего с выхода второго ПДИ 17 относительно импульса с выхода первого ПДИ 10, по которой определ етс  сдвиг по фазе между напр жени ми на входе и выходе фазовращател  13. Кроме того, с выхода второго ФИ 14 напр жение подаетс  на ФСИ 15 с регулируемой длительностью импульсов, величина которой устанавливаетс  в соответствии с частотой колебаний, что необходимо дл  четкости изображени  линии контура основани  2 электрического преобразовател  1 при измерении ее перемещений посредством измерительного микроскопа 19. Сформированные строб-импульсы после усилени  в усилителе 16 мощности поступают на малоинерционный источник 18 света, преобразующего электрические импульсы в световые, момент зажигани  которых синхронизируетс  частотой исследуемого сигнала, а их фаза устанавливаетс  фазовращателем 13 в пределах периода колебаний. Таким образом, в окул ре измерительного микроскопа 19 наблюдаетс  на фоне имеющейс  шкалы неподвижное изображение линии контура основани  2 электрического преобразовател  1 в любой фазе ее движени , измен емой фазовращателем 13 в пределах периода установившихс  колебаний. . Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет проводить пр мые измерени  наиболыгах и промежуточных значений виброперемещений, а также их фазы в установившемс  режиме колебаний измер емого объекта. Величины фазы, численные значени  которых определ ютс  по измеренным посредством ИВИ 12 интервалом времени, позвол ют задавать требуемый закон движени  колеблющегос  объекта или осуществл ть его контроль в любой момент времени периода колебаний. Вли ние нестабильности параметров указанных элементов в устройстве исключено, поскольку измерению подвергаютс  вели- чины, точность измерени  которых не зависит от указанных дестабилизирующих факторов, а определ етс  точное тью выпускаемых промышленностью измерительных микроскопов (о,1 мкм) и частотомеров, используемых в режиме измерителей временных интервалов. Формула изобретени .

Устройство дл  измерени  виброперемещений , содержащее электрический

5

(преобразователь, состо щий из осно- рани , предназначенного дл  св зи t объектом, подпружиненного к ос- ованию рычага, шарнирно закреплен- ого на основании, установленной на )ычаге инерционной массы, выполнен- йой в ввде посто нного магнита с кольцевым зазором, рабочей катушки, закрепленной на основании и располо- кенной в кольцевом зазоре инерционной массы, и компенсационной катушки j закрепленной на инерционной массе и усилитель напр жени , рабоча  и компенсационна  катушки первыми выходами соединены последовательно, а их вторые выводы подключены к соответствующим входам усилител  нап- р   ени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности оно снабжено последовательно соединенными первым формирователем импуль766

сов, входом подключенным к выходу усилител  напр жени , первым преобразователем длительности импульсов, триггером и измерителем временных интервалов, последовательно соединенными фазовращателем, входом подключенным к выходу усилител  напр жени , вторым формирователем импульсов, формирователем строб-импульсов, усилителем мощности и источником света, вторым преобразователем длительности импульсов , входом подключенным к выходу второго формировател  импульсов, а выходом - к второму входу триггера, и измерительным микроскопам, оптически св занным с источником света и установленным на неподвижном основании так, что лини  контура основани  электрического преобразовател  размещена в поле его зрени .