SU1548668A1

SU1548668A1 - Ультразвуковой измеритель виброперемещений

Info

Publication number: SU1548668A1
Application number: SU884433151A
Authority: SU
Inventors: Борис Александрович Гордеев; Мстислав Вениаминович Новожилов; Дмитрий Иванович Образцов
Original assignee: Горьковский Филиал Института Машиноведения Им.А.А.Благонравова
Priority date: 1988-05-30
Filing date: 1988-05-30
Publication date: 1990-03-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в вибродиагностике, а именно при исследовании параметров виброперемещений. Цель изобретени - повышение точности измерени за счет исключени режима работы фазового детектора с нелинейными искажени ми. Излучаемый и отраженный сигналы от объекта 5 сравниваютс по фазе в фазовом детекторе 8. Экстремальный регул тор 7 поддерживает равенство амплитуд входных сигналов фазового детектора 8, что уменьшает его нелинейные искажени . При достаточно больших скорост х движени объекта 5 сказываетс эффект Допплера и частотна модул ци отраженного сигнала приводит к увеличению нелинейных искажений. В этом случае срабатывает блок 11 сравнени кодов сигналов, пропорциональных частотам излучаемого и отраженных сигналов, и фазовый детектор 8 отключаетс от регистратора 14 с помощью ключа 15. На регистратор 14 поступает в этом случае сигнал с блока 10 измерени периода отраженного сигнала. 2 ил.

Description

тельно

излучающего и приемного преоб- - ного преобразовател 6 примет лид

10

25

30

разователей. При равномерном и пр молинейном движении объекта 5 фазовый сдвиг a if измен етс по синусоидальному закону, частота которого зависит от скорости движени объекта При исследовании вибраций, имеющих случайный характер, изменение л ц однозначно соответствует смещению объекта . При этом выходной сигнал фазового детектора 8 через открытый ключ J5 15 поступает на первый вход графопостроител 14. В этом случае на i графопостроителе записываетс процесс, соответствующий местонахождению объекта в пространстве. В этом режиме 20 устройство работает только тогда,когда не сказываетс частотна модул ци отраженного сигнала. Она начинает про вл тьс на высоких скорост х движени объекта. С целью контрол за этим процессом в вибропреобразователе осуществл етс сравнение периодов опорного (излученного) и отраженного сигналов. Это реализуетс следующим образом. Выходные сигналы делител 3 частоты (опорный) и экстремального регул тора 7 (отраженный ) поступают на первые входы блоков 9 и 10 измерени периодов опорного и отраженного сигналов соот- . ветственно. Формирователи 16 и 17 в блоках 9 и 10 измерени периодов формируют периодическую последовательность пр моугольных импульсов, которые затем в измерител х 18 и 19 временных интервалов заполн ютс высокочастотными импульсами с выхода счетчика 2. Выходные сигналы измерител 13 и 19 в цифровом виде несут информацию о длительности периодов опорного и отраженного сигналов.

В том случае, когда скорость движени объекта достаточно мала и частотна модул ци отраженного сигнала не про вл етс , то равны цифровые эквиваленты длительностей периодов опорного и отраженного сигналов, поступающие на входы блока 11 сравнени кодов. На обоих выходах блока 11 в этом случае логические нули. Вибропреобразователь работает в режиме измерени виброперемещений.

Второй режим работы измерител характеризуетс высокими скорост ми

40

45

50

55

U(О (ш) +

+ Х1п(т) Sin (Ыд + nflt + fit

+ lln(-1)sin ( - пЯО,

где cJj, - основна гармоника излу ченного сигнала;

М m --- - индекс частотной

модул ции; ДЮр- девиаци частоты.

Из этого выражени сно,что погрешность измерени фазы значитель но возрастает из-за наличи в сигнале множества гармонических состав л ющих .

Допустим, что объект удал етс ог приемника, тогда частота отраженного сигнала понижаетс (известный эффект Допплера), а период возрастает . В этом случае цифровой эквивалент , соответствующий периоду отраженного сигнала, начинает превалировать над цифровым эквивалентом опорного сигнала с делител 3 часто ты. На втором выходе блока 11 сравнени кодов по вл етс сигнал логической единицы, на первом входе эле мента ИЛИ 12 присутствует, в этом случае, сигнал логического нул , а на втором - логической единицы и, следовательно, выходной сигнал элемента 12 логическа единица. Сигналом этой логической единицы тактиру етс работа ДАЛ 13, который преобразует цифровой эквивалент периода отраженного сигнала в пропорциональ ную величину аналогового сигнала. Т кущее значение аналогового сигнала, в этом случае, пропорционально скорости удалени объекта. Закон изменени скорости по второму каналу записываетс в регистраторе 14. Одновременно с по влением логической единицы на выходе элемента ИЛИ 12 закрываетс ключ 15, так как на его управл ющем входе присутствует логи ческа единица. Следовательно, на

U(О (ш) +

+ Х1п(т) Sin (Ыд + nflt + fit

25

30

J5 20 .

40

45

0

5

+ lln(-1)sin ( - пЯО,

где cJj, - основна гармоника излученного сигнала;

М m --- - индекс частотной

модул ции; ДЮр- девиаци частоты.

Из этого выражени сно,что погрешность измерени фазы значительно возрастает из-за наличи в сигнале множества гармонических составл ющих .

Допустим, что объект удал етс ог приемника, тогда частота отраженного сигнала понижаетс (известный эффект Допплера), а период возрастает . В этом случае цифровой эквивалент , соответствующий периоду отраженного сигнала, начинает превалировать над цифровым эквивалентом опорного сигнала с делител 3 частоты . На втором выходе блока 11 сравнени кодов по вл етс сигнал логической единицы, на первом входе элемента ИЛИ 12 присутствует, в этом случае, сигнал логического нул , а на втором - логической единицы и, следовательно, выходной сигнал элемента 12 логическа единица. Сигналом этой логической единицы тактируетс работа ДАЛ 13, который преобразует цифровой эквивалент периода отраженного сигнала в пропорциональную величину аналогового сигнала. Текущее значение аналогового сигнала, в этом случае, пропорционально скорости удалени объекта. Закон изменени скорости по второму каналу записываетс в регистраторе 14. Одновременно с по влением логической единицы на выходе элемента ИЛИ 12 закрываетс ключ 15, так как на его управл ющем входе присутствует логическа единица. Следовательно, на

регистраторе 14 записываетс сигнал, пропорциональный виброскорости объекта . Так как объект со значительной скоростью удал етс от излучател с приемником, то ослабевает мощность принимаемого отраженного сигнала. Дл увеличени мощности отраженного сигнала можно увеличивать мощность задающего генератора 1 .1 или при той Же мощности понизить частоту излученного ультразвукового сигнала, так Как при более низкой частоте ультразвук затухает в воздухе слабее. Поэтому дл понижени частоты коэффици- ент пересчета счетчика 2 целесообразно увеличить и в соответствии с этим уменьшить частоту сигнала на его выходе:

из -где п - коэффициент пересчета счетчика 2 при тактировании его логической единицей по управл ющему входу 1 и п17П6„ После делител 3 на входе излучающего преобразовател частота сигна ла станет

ЙТ- ( П1Ко

Коэффициенты пересчета п, и k0 выбраны такими, что частота и/, соот- ветствует частоте второго резонатора излучающего преобразовател дл большей эффективности его работы.

При движении объекта к излучателю с достаточной дл по влени частотной модул ции (эффекта Допплера) скоростью частота отраженного сигнала повышаетс и, следовательно, период опорного, (излученного) сигнала начинает превышать по длительности пери- од отраженного. В этом случае на выходе I блока 1 I сравнени кодов по вл етс сигнал логической единицы, котора по управл ющему входу I переводит счетчик 2 в режим работы с ко- эффициентом пересчета пг(п г cnft). Тогда частота выходного сигнала счет™

Ш„

чика 2 равна --, а на выходе делите- пг

л 3 станет (фиг,2)

0

c

0

5

0 5

5

, Шо

u ----- .

П2КЬ

Длительность периода отраженного сигнала, пропорциональна скорости движени объекта, представленна цифровым эквивалентом в ЦАП 13, преобразуетс также, как и в случае удалени объекта, в аналоговый сигнал и записываетс в регистратор 14.

Claims

Формула изобретени

Ультразвуковой измеритель виброперемещений , содержащий последовательно электроакустически соединенные излучатель, приемник, экстремальный регул тор и фазовый детектор , задающий генератор, блок сравнени кодов,ключ и последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и регистратор, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, он снабжен последовательно соединенными счетчиком с переменным коэффициентом пересчета, вход которого подключен к выходу задающего генератора, и делителем, частоты , выход которого св зан с входом излучател и с вторыми входами экстремального регул тора и фазового детектора, блоком измерени периода излученного сигнала, информационный вход которого подключен к выходу делител частоты, блоком измерени периода отраженного сигнала, информационный вход которого подключен к выходу экстремального регул тора, и элементом ИЛИ, выход которого подключен к управл ющим входам цифроана- лотового преобразовател и ключа, подключенного информационным входом к выходу фазового детектора, а выходом - к регистратору, управл ющие входы блоков измерени периода излучени приемного и отраженного сигналов св заны с выходом счетчика с переменным коэффициентом пересчета, а выходы - к входам блока сравнени кодов, св занного пр мым и инверсным выходами с соответствующим двум управл ющим входам счетчика с переменным коэффициентом пересчета и двум входам элемента ИЛИ, а выход блока измерени периода отраженного сигнала подключен к входу цифро- аналогового преобразовател .

Ml

физ.2

шг

и)

Составитель Л.Кондрыкинска Редактор Н.Бобкова Техред л.Сердюкова Корректор М.Самборска

Заказ 136

Тираж 477

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Подписное