SU1747937A1 - Contactless vibrometer - Google Patents

Contactless vibrometer Download PDF

Info

Publication number
SU1747937A1
SU1747937A1 SU904777101A SU4777101A SU1747937A1 SU 1747937 A1 SU1747937 A1 SU 1747937A1 SU 904777101 A SU904777101 A SU 904777101A SU 4777101 A SU4777101 A SU 4777101A SU 1747937 A1 SU1747937 A1 SU 1747937A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
phase detector
phase
phase shifter
output
recorder
Prior art date
Application number
SU904777101A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Сомов
Илья Юрьевич Агринский
Вячеслав Иванович Поддубный
Лев Израилевич Кац
Original Assignee
Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете
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 Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете filed Critical Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете
Priority to SU904777101A priority Critical patent/SU1747937A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1747937A1 publication Critical patent/SU1747937A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  параметров вибраций и механических перемещений в различных отрасл х науки и техники. Цель изобретени  -расширение динамического диапазона измерени  вибрации и повышени  точности измерений . Устройство дл  бесконтактного измерени  параметров вибрации содержит СВЧ-генератор 1, антенно-фидерный тракт 2 с плечами опорного 3 и отраженного 4 сигналов, к которым подключены фазовый детектор 8 и регистратор 13. С целью расширени  динамического диапазона измер емых параметров и повышени  чувствительности в него введены дисперсионна  лини  12 задержки, включенна  в цепь отраженного сигнала 4, управл емый фазовращатель 6, включенный в цепь опорного сигнала 3, блок 11 управлени , подключенный между фазовым детектором 8 и фазовращателем 6, а регистратор 13 включен между блоком 11 управлени  и фазовращателем 6. 1 ил. ёThe invention relates to a measurement technique and can be used to measure vibration parameters and mechanical movements in various fields of science and technology. The purpose of the invention is to expand the dynamic range of vibration measurement and improve measurement accuracy. A device for contactless measurement of vibration parameters contains a microwave generator 1, an antenna-feeder path 2 with arms of a reference 3 and a reflected 4 signals, to which a phase detector 8 and a recorder 13 are connected. In order to broaden the dynamic range of the measured parameters and increase the sensitivity, delay dispersion line 12 connected to the reflected signal circuit 4, controlled phase shifter 6 connected to the reference signal circuit 3, control unit 11 connected between the phase detector 8 and the phase shifter 6, and the recorder 13 is connected between the control unit 11 and the phase shifter 6. 1 sludge. yo

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров вибрации'и механических перемещений в различных отраслях науки и техники.The invention relates to measuring equipment and can be used to measure vibration parameters and mechanical displacements in various fields of science and technology.

Цель избретения - расширение динамического диапазона измерения вибрации и повышение чувствительности.The purpose of the election is to expand the dynamic range of vibration measurement and increase sensitivity.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее СВЧ-генератор, антенно-фидерный тракт с направленными ответвителями опорного и отраженного сигналов, фазовый детектор и регистратор, введены дисперсионная линия задержки, 10 включенная между направленным ответвителем и фазовым детектором отраженного сигнала, электрически управляемый фазовращатель, включенный между направленным ответвителем опорного сигнала й фазовым Детектором, блок управления, подключенный между фазовым детектором й фазовращателем.This goal is achieved in that in a device containing a microwave generator, an antenna-feeder path with directional couplers of the reference and reflected signals, a phase detector and a registrar, a dispersion delay line is introduced, 10 connected between the directional coupler and the phase detector of the reflected signal, an electrically controlled phase shifter connected between the directional coupler of the reference signal and the phase Detector, a control unit connected between the phase detector and the phase shifter.

Предлагаемое подключение позволяет расширить динамический диапазон измерения параметров вибраций, т.е. значительно увеличить максимально Возможный размах механических колебаний. Кроме того, в данном случае появляется возможность увеличения точности измерений, а также возможность регистрации доплеровских составляющих спектра СВЧ-сигнала, порождаемых вибрацией объекта, и, следовательно, скорости его перемещений.The proposed connection allows you to expand the dynamic range of measurement of vibration parameters, i.e. significantly increase the maximum possible range of mechanical vibrations. In addition, in this case, it becomes possible to increase the accuracy of measurements, as well as the ability to register the Doppler components of the spectrum of the microwave signal generated by the vibration of the object, and, consequently, the speed of its movement.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит СВЧ-генератор 1,The device contains a microwave generator 1,

Известно устройство для бесконтактного измерения колебаний объекта, содержащее генераторы; излучающие и приемные антенны, смесители, схему сравнения и регистрирующее устройство. С генератора ' 'Сйгнал подается на смеситель и излучающую антенну, отраженный сигнал от вибрирующей поверхности, промодулированный по фазе и частоте через приемную антенну и усилитель также поступает на смеситель. Получившийся разностный сигнал поступает на схему сравнения, на которую также поступает разностный сигнал с идентичного второго передающе-приемного устройства. Со схемы сравнения получившийся сигнал поступает на регистратор. ;A device for non-contact measurement of object vibrations, containing generators; emitting and receiving antennas, mixers, a comparison circuit and a recording device. From the generator, the signal is fed to the mixer and the emitting antenna, the reflected signal from the vibrating surface, modulated in phase and frequency through the receiving antenna and amplifier, is also fed to the mixer. The resulting difference signal is fed to a comparison circuit, which also receives a difference signal from an identical second transmitter-receiver device. From the comparison circuit, the resulting signal is fed to the recorder. ;

Известно также устройство для бесконтактного измерения колебаний, содержащее СВЧ-генератОр, антенно-фидерный тракт с двумя фазовыми детекторами, расположенными на расстоянии четверти длины волны в волноводе балансного усилителя и регистратора, между генератором и вибрирующей поверхностью образуется 30 стоячая волна с изменяющейся напряженностью электрического ПОЛЯ в местах уста-. антенно-фидерный тракт 2, направленные . новки ответвлений пропорционально амплитуде вибраций. Полученные детекторами сигналы поступают на балансный усилитель и с него на регистратор.A device for non-contact measurement of oscillations is also known, which contains a microwave generator, an antenna-feeder path with two phase detectors located at a quarter of the wavelength in the waveguide of the balanced amplifier and recorder, and a 30 standing wave is formed between the generator and the vibrating surface with a varying electric field in places are tired. antenna-feeder path 2, directional. branching is proportional to the amplitude of the vibrations. The signals received by the detectors are fed to the balanced amplifier and from it to the recorder.

' Недостатком этих устройств является узкий динамический диапазон измерения параметров вибрции.'The disadvantage of these devices is the narrow dynamic range of measurement of vibration parameters.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для бесконтактного измерения параметров механических колебаний, включающее СВЧ-генератор, антенно-фидерный тракт, содержащий фазовый детектор с ответвите- 45 лем энергии и регистратор, работающее по принципу модуляции амплитуды стоячей волны.The closest to the proposed technical essence is a device for non-contact measurement of the parameters of mechanical vibrations, including a microwave generator, an antenna-feeder path, containing a phase detector with an energy branch 45 and a recorder operating on the principle of modulation of the standing wave amplitude.

Недостатком известного устройства также является малый динамический диапазон измерений, что связано с тем, что используемые фазовые детекторы обладают нелинейной характеристикой, которую /можно считать линейной только при малых изменениях фазы. Вследствие амплитуда 55 колебаний вибрации должна быть много меньше длины волны зондирующего сигнала, чтобы получить Минимальные иска; жёния параметров механических колебаний.A disadvantage of the known device is also the small dynamic measurement range, which is due to the fact that the phase detectors used have a nonlinear characteristic, which can be considered linear only with small phase changes. As a result, the amplitude 55 of the vibration fluctuations must be much less than the wavelength of the probe signal in order to obtain a Minimal claim; compression of the parameters of mechanical vibrations.

ответвители 3 и 4, вентиль 5, электрически управляемый фазовращатель 6, смесители 7 и 9, фазовый детектор 8, гетеродин 10, блок 11 управления, дисперсионную линию 12 . задержки, регистратор 13.taps 3 and 4, valve 5, electrically controlled phase shifter 6, mixers 7 and 9, phase detector 8, local oscillator 10, control unit 11, dispersion line 12. delays registrar 13.

К СВЧ-генератору 1 подключен антен- но-фидерный тракт 2 с направленными ответвителями 3 и 4, между которыми включен вентиль 5. Направленный ответвитель 3 опорного сигнала через управляемый фазовращатель 6 и смеситель 7 подключен к фазовому детектору 8, к которому также через смеситель 9 и дисперсионную 1^ линию задержки подключен направленный ответвитель 4 отраженного сигнала. Оба смесителя подключены к гетеродину 10, Выход фазового детектора через блок 11 управления соединен с управляемым фазовращателем 6 и регистратором 13.An antenna-feeder path 2 is connected to the microwave generator 1 with directional couplers 3 and 4, between which a valve 5 is connected. The directional coupler 3 of the reference signal is connected through a controlled phase shifter 6 and mixer 7 to a phase detector 8, to which also through mixer 9 and a dispersion 1 ^ delay line connected to a directional coupler 4 of the reflected signal. Both mixers are connected to the local oscillator 10, the output of the phase detector through the control unit 11 is connected to a controlled phase shifter 6 and a recorder 13.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

СВЧ-генератор 1 создает в антенно-фидерном тракте 2 и в свободном пространстве между антенной и вибрирующей поверхностью СВЧ^поле, состоящее из падающей и отраженной волн. Часть пада-, ющей волны через направленный ответвитель 3 и фазовращатель 6 поступает наThe microwave generator 1 creates in the antenna-feeder path 2 and in the free space between the antenna and the vibrating surface a microwave field consisting of incident and reflected waves. Part of the incident wave through the directional coupler 3 and phase shifter 6 is fed to

1747937 6 смеситель 7, в который также поступает сигнал с гетеродина 10. Получившийся разностный сигнал ПЧ1 поступает на фазовый детектор 8. Другая часть падающей волны проходит через вентиль 5 и систему и, отра- 5 жаясь от вибрирующей поверхности, оказывается промодулированной по фазе и частоте. Отраженная волна через систему и направленный ответвитель 4 поступает на дисперсионную Линию 12, а с нее на смеси- 10 тель 9, на который также подается сигнал с гетеродина 10. Получившийся разностный сигнал ПЧ2 поступает на фазовый детектор1747937 6 mixer 7, which also receives the signal from the local oscillator 10. The resulting differential signal IF1 is fed to the phase detector 8. Another part of the incident wave passes through the valve 5 and the system and, being reflected from the vibrating surface, is modulated in phase and frequency . The reflected wave through the system and the directional coupler 4 enters the dispersion Line 12, and from it to the mixer 10, to which the signal from the local oscillator 10 is also fed. The resulting differential signal of the IF2 is fed to the phase detector

8, в котором сравниваются фазы разностных сигналов ПЧ1 и ПЧ2. В случае их совпадения 15 сигнал ошибки будет равен нулю. Чем больше разность фаз, тем больше сигнал ошибки. Сигнал ошибки поступает на вход блока 11 управления, который под его воздействием подает на управляемый фазовращатель 20 потенциал, перестраивающий фазойращётель и изменяющий фазу падающей волны так, чтобы она становилась равной фазе отраженной волны, а сигнал ошибки на фазовом детекторе становится равным нулю, 25 Этот же потенциал подается на регистратор 13. Посредством включения дисперсионной линий 12 задержки в тракт Отраженного сигнала между ответвителем и смесителем 9 достигается перевод др- '30 плеровских сдвигов несущей частоты СВЧ-сигналов, возникающих из-за определенных скоростей вибрирующей поверхности, в значительный сдвиг фазы отражённого сигнала, идущего на смеситель 9 для 35 последующего сравнения с фазой опорного сигнала смесителя 7 посредством фазового детектора 8.8, in which the phases of the difference signals IF1 and IF2 are compared. If they match 15, the error signal will be zero. The larger the phase difference, the greater the error signal. The error signal is fed to the input of the control unit 11, which, under its influence, supplies a potential to the controlled phase shifter 20, which tunes the phase shifter and changes the phase of the incident wave so that it becomes equal to the phase of the reflected wave, and the error signal at the phase detector becomes zero, 25 The same the potential is supplied to the recorder 13. By including the dispersion delay lines 12 into the path of the reflected signal between the coupler and mixer 9, translation of other '30 Plerovian shifts of the microwave carrier frequency is achieved catch arising due to certain velocity of the vibrating surface in a significant shift of the reflected signal phase, going to the mixer 9 to 35 further comparison with the phase of the reference signal mixer 7 by means of the phase detector 8.

' .· ' ·.·’·. · ' 40'. ·' ·. · ’·. '' 40

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет следить за изменением фазы модулированного сигнала. Установка постоянно работает на линейном участке характеристики фазового детектора независимо от амплитуды вибрации, а также позволяет регистрирдвать доплеровские смешения несущей частоты СВЧ-колебаний, а по этим смешениям, следовательно, определить скорость перемещения вибрирующей по верхности. Кроме того, повышается чувствительность измерения параметров вибрации за счет перехода на промежуточные частоты ПЧ1 и ПЧ2 при сравнении фаз падающего и отражающего сигналов фазовым детектором.Thus, the proposed device allows you to monitor the phase change of the modulated signal. The setup constantly works on the linear section of the phase detector characteristics, regardless of the amplitude of the vibration, and also allows recording Doppler mixes of the carrier frequency of microwave oscillations, and from these mixes, therefore, determining the velocity of the vibrating surface. In addition, the sensitivity of measuring vibration parameters increases due to the transition to intermediate frequencies IF1 and IF2 when comparing the phases of the incident and reflecting signals with a phase detector.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство для бесконтактного измерения параметров вибрации, содержащее СВЧ генератор, антенно-фидерный тракт с направленными ответвителями опорного и отраженного сигналов, фазовый детектор и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых параметров и повышениячувствительности, оно снабжено дисперсионной линией задержки, вход которой подключен к выходу направленного ответвителя отраженного сигнала, а выход-- к входу фазового детектора, электрически управляемым фазовращателем, вход которого подключён к выходу направленного ответвителя опорного сигнала фазового детектора, блоком управления, вход которого подключен к выходу фазового детектора, а выход - к параллельно включенным'регистратору и фазовращателю.A device for non-contact measurement of vibration parameters, comprising a microwave generator, an antenna-feeder path with directional couplers of the reference and reflected signals, a phase detector and a recorder, which is necessary in order to expand the dynamic range of the measured parameters and sensitivity, it is equipped with a dispersion delay line, the input of which is connected to the output of the directional coupler of the reflected signal, and the output to the input of the phase detector, electrically controlled by a phase shifter, the input to torogo connected to the output of the directional coupler a phase detector reference signal, a control unit having an input connected to the output of the phase detector, and an output - to parallel vklyuchennym'registratoru and phase shifter.
SU904777101A 1990-01-02 1990-01-02 Contactless vibrometer SU1747937A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904777101A SU1747937A1 (en) 1990-01-02 1990-01-02 Contactless vibrometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904777101A SU1747937A1 (en) 1990-01-02 1990-01-02 Contactless vibrometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1747937A1 true SU1747937A1 (en) 1992-07-15

Family

ID=21488837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904777101A SU1747937A1 (en) 1990-01-02 1990-01-02 Contactless vibrometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1747937A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001013078A1 (en) * 1999-08-13 2001-02-22 Grigory Ivanovich Khlopov Improvements in measurement of vibrations

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 672500, кл. G 01 Н 9/00, опублик. 1979. Авторское свидетельство СССР Ms 266136, кл. А 61 В 5/10, опу&лик. 1969. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001013078A1 (en) * 1999-08-13 2001-02-22 Grigory Ivanovich Khlopov Improvements in measurement of vibrations

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4403857A (en) Distance measuring device and method
JP3236779B2 (en) Noise measurement inspection system
FI121195B (en) Method and instrument for radio wave measurement
EP0358756A1 (en) Phase noise measurement system.
US5001338A (en) Body position sensor by phase comparison of modulated light waves transmitted through optical fiber
CA1229674A (en) Fiber optic sensor for detecting very small displacements of a surface
JPS59157581A (en) Fm/cw radar device
US4117731A (en) Pseudo continuous wave instrument
SU1747937A1 (en) Contactless vibrometer
US5263193A (en) Selfmixing heterodyne system
JP2552896B2 (en) Optical receiver for laser interferometer
SU1257409A1 (en) Device for measuring mass flow rate of substance
US6753690B2 (en) Interferometric signal processing apparatus
AU736234B2 (en) Interferometric signal processing apparatus
US3416077A (en) Multifunction high frequency testing apparatus in which r.f. signals are converted to intermediate frequencies and processed by common electronic circuits
SU1364998A1 (en) Method of determining parameters of extended microwave circuits
JPH1010173A (en) Method and apparatus for evaluating characteristics of antenna
RU1770918C (en) Device for measuring antenna field amplitude-phase distribution
RU2096792C1 (en) Device which measures phase beam pattern of low-directional antenna
US2745060A (en) Microwave radio frequency converter systems
Yoneda et al. Laser probe for surface acoustic wave measurements
RU2009452C1 (en) Device for remote measuring of parameters of oscillating objects
SU712684A1 (en) Method of measuring amplitude of mechanical oscillations
US2756387A (en) Microwave apparatus for measuring the impedance of waveguide components
US3500193A (en) System for measuring noise spectra adjacent to a carrier signal