SU1753295A1 - Vibration measuring method - Google Patents
Vibration measuring method Download PDFInfo
- Publication number
- SU1753295A1 SU1753295A1 SU904781809A SU4781809A SU1753295A1 SU 1753295 A1 SU1753295 A1 SU 1753295A1 SU 904781809 A SU904781809 A SU 904781809A SU 4781809 A SU4781809 A SU 4781809A SU 1753295 A1 SU1753295 A1 SU 1753295A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- signal
- measuring
- ati
- acoustic wave
- account
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени параметров механических колебаний с помощью акустических волн. Цель изобретени - повышение точности путем учета нелинейности, возникающей при частотной модул ции акустической волны при отражении. При реализации способа вибрирующего объекта принимают отраженную волну, дифференцируют по времени сдвиг частоты, по характерным интервалам времени , измеренным между экстремальными значени ми продифференцированного сигнала с учетом выведенных рабочих соотношений , суд т об амплитуде механических колебаний, 1 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure mechanical vibration parameters using acoustic waves. The purpose of the invention is to improve the accuracy by taking into account the nonlinearity that occurs when the frequency modulation of an acoustic wave during reflection. When implementing the method of a vibrating object, a reflected wave is received, a frequency shift is differentiated by time, according to characteristic time intervals, measured between extreme values of a differentiated signal, taking into account the derived working relationships, judging the amplitude of mechanical vibrations, 1 sig.
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени параметров механических колебаний с помощью акустических волн.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure mechanical vibration parameters using acoustic waves.
Известен способ измерени параметров движени с помощью излучаемой и отраженной акустических волн, определ ющий скорость движени объекта по доплеровскому сдвигу частоты. При этом считаетс , что до- плеровский сдвиг частоты Af пропорционален скорости v движени объекта:There is a method for measuring the motion parameters using radiated and reflected acoustic waves, which determines the velocity of an object in terms of the Doppler frequency shift. Here, it is considered that the Doppler frequency shift Af is proportional to the velocity v of the movement of the object:
Af 2f0v/c,Af 2f0v / c,
ельвано ских олн.Yelvano yns.
тров женкорокому о до- она (Dto the woman about the dog (D
Сравнива формулы (2) и (1), видно, что при расчете скорости v по формуле (1) сталкиваютс с погрешностью измерени . Это вл етс недостатком способа. Кроме того, в дЗнном способе дл определени v нужно дополнительно измер ть частоту fo, так как она входит в рабочее выражение (1).Comparing formulas (2) and (1), it can be seen that when calculating the velocity v by formula (1), one encounters a measurement error. This is a disadvantage of the method. In addition, in the definition method, to determine v, the frequency fo must be additionally measured, since it is included in the working expression (1).
Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ измерени амплитуды х0 механических колебаний объекта по доплеровскому сдвигу частоты акустической падающей и отраженной волны. Если вибраци объекта гармоническа , тогда виброскорость измен етс по законуThe closest to the present invention is a method for measuring the amplitude x0 of mechanical vibrations of an object from the Doppler shift of the frequency of the acoustic incident and reflected waves. If the vibration of the object is harmonic, then the vibration velocity changes according to the law.
VIVI
СПSP
со го юwith you
СПSP
где fo - частота излучаемой волны;where fo is the frequency of the emitted wave;
с - фазова скорость распространени волны в среде.c is the phase velocity of wave propagation in the medium.
Однако точна формула дл расчета до- плеровского сдвига частоты, котора дл на- шего случа выводитс из известной формулы при Н 0, следующа :However, the exact formula for calculating the Doppler frequency shift, which in our case is derived from the well-known formula for H 0, is as follows:
«J i-ч-се"J i-hr
ff
v ЧУ x0cos(tt) t),v NC x0cos (tt) t),
(3)(3)
где (о- циклическа частота колебаний объекта ,where (o is the cyclic frequency of the object,
t - врем .t - time
Однако и в этом способе закон зависимости Л f от v считают линейным, т.е. в качестве расчетной формулы дл определени However, in this method, the law of dependence of L f on v is considered linear, i.e. as a calculation formula for determining
х0 принимают формулу (1), и сталкиваютс с систематической погрешностью измерени ,x0 takes formula (1), and encounters a systematic measurement error,
Недостатком вл етс то, что нужно дополнительно измер ть опорную частоту f0, вход щую в расчетную формулу (1).The disadvantage is that it is necessary to additionally measure the reference frequency f0, which is included in the calculation formula (1).
Целью изобретени вл етс повышение точности путем учета нелинейностей.The aim of the invention is to improve accuracy by taking into account non-linearities.
Сущность изобретени заключаетс в том, что при дифференцировании по времени доплеровского сдвига частоты, измерении характерных интервалов времени и определении х0 по формуле (4) представл етс возможность повысить точность из-за учета нелинейностей основной зависимости эффекта Доплера (2).The essence of the invention is that when differentiating the Doppler frequency shift in time, measuring characteristic time intervals and determining x0 by the formula (4), it is possible to improve the accuracy by taking into account the nonlinearities of the main dependence of the Doppler effect (2).
На чертеже представлен характерный ход информативного сигнала, полученного путем дифференцировани по времени доплеровского сдвига частоты (2) при измерении виброскорости по закону (3).The drawing shows the characteristic course of the informative signal obtained by time differentiation of the Doppler frequency shift (2) when measuring the vibration velocity according to the law (3).
Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.
Распростран ют акустическую волну в направлении вибрирующего объекта (так, чтобы волновой вектор был коллинеарен вектору виброскорости). Принимают отраженную от объекта волну. Информативный сигнал получают путем дифференцировани по времени доплеровского сдвига частоты . Условно принимают второй экстремум из любой пары ближних соседних экстремумов информативного сигнала за первый. Измер ют интервал времени Ati между первым и n-м экстремумами (п - четное число , п 2: 2) и интервал времени A t между первым и (п+1)-м экстремумами последнего сигнала, а амплитуду колебаний определ ют по формулеAn acoustic wave is propagated in the direction of the vibrating object (so that the wave vector is collinear to the velocity vector). Accept the wave reflected from the object. The informative signal is obtained by time differentiation of the Doppler frequency shift. Conditionally take the second extremum from any pair of nearby neighboring extremes of the informative signal for the first. The time interval Ati between the first and nth extremes (n is an even number, n 2: 2) and the time interval A t between the first and (n + 1) th extremums of the last signal are measured, and the amplitude of oscillations is determined by the formula
Хо Ho
с Atwith At
ЯПСОЗ (лп (Ati/At - 1)/2)HACS (LP (Ati / At - 1) / 2)
где А ctgV n(A ti/ At -1)/2);Where A ctgV n (A ti / At -1) / 2);
с - фазова скорость распространени волны в среде.c is the phase velocity of wave propagation in the medium.
Приведем вывод формулы (4).We present the derivation of formula (4).
Пусть виброскорость объекта измен етс по закону (3). Подставл ем v из (3) в выражение (2), получаем зависимость доплеровского сдвига частоты A f от времени t. Полученный A f дифференцируем по времени t и получаем зависимость информативного сигнала от времени t. Дл нахождени услови экстремума информативного сигнала, еще раз дифференцируем предыдущую зависимость по времени. Приравниваем в результате этого полученноеLet the vibration velocity of an object vary according to the law (3). Substituting v from (3) into expression (2), we obtain the dependence of the Doppler frequency shift A f on time t. The obtained A f is differentiated in time t and we obtain the dependence of the informative signal on time t. To find the condition of the extremum of the informative signal, we once again differentiate the previous time dependence. Equate to the result of this
выражение нулю и получаем соотношение, св зывающее искомую амплитуду механических колебаний х0 с фазой максимума информативного сигнала ( ж)тах. Учитыва expression is zero and we get a relation relating the desired amplitude of mechanical vibrations x0 to the phase of the maximum of the informative signal (l) max. Considering
соотношени , св зывающие фазу максимума информативного сигнала (ftrtjmax с характерными интервалами времени Аи и At, из предыдущего соотношени выражаем и получаем расчетную формулу способа (4).relations connecting the maximum phase of the informative signal (ftrtjmax with characteristic time intervals Au and At; we express from the previous relation and we obtain the calculation formula of method (4).
В способе предусмотрена возможность по большим интервалам времени (в смысле того, что информаци может быть получена не только по одному, но и по любому числу периодов информат; шчого сигнала), проводить расчеты, что также повышает точность измерений.The method provides for the possibility of carrying out calculations over large intervals of time (in the sense that information can be obtained not only by one, but also by any number of informatics periods; a hich signal), which also increases the accuracy of measurements.
Дл реализации способа использовались УЗК в диапазоне 1 МГц.For the implementation of the method, UT was used in the 1 MHz range.
С помощью генератора, электрическийUsing a generator, electric
сигнал которого усиливалс усилителем мощности, и подсоединенного пьезоэлектрического преобразовател облучали УЗ волнами вибрирующий объект. Отраженный сигнал, восприн тый приемным пьезоэлементом , преобразовалс им снова в электрический сигнал. Этот сигнал усиливалс и поступал на смеситель. На этот же смеситель поступал сигнал от опорной частоты . С выхода смесител частота результирующего электрического сигнала, равна доплеровскому сдвигу частоты A f, измер лась с помощью цифрового частотомера, подключенного к вычислительному блоку, построенному на базе Электроника-60,the signal of which was amplified by a power amplifier, and a connected piezoelectric transducer was irradiated with an ultrasonic wave by a vibrating object. The reflected signal, perceived by the receiving piezoelectric element, was transformed by it again into an electrical signal. This signal was amplified and fed to the mixer. On the same mixer received a signal from the reference frequency. From the mixer output, the frequency of the resulting electrical signal, equal to the Doppler frequency shift A f, was measured using a digital frequency meter connected to a computing unit built on the basis of Electronics-60,
Операции дифференцировани и изменени характерных интервалов времени Ati и At проводились программным образом.The operations of differentiation and change of characteristic time intervals Ati and At were carried out programmatically.
Разработанный способ позвол ет в широком диапазоне до нескольких сот м/с измер ть виброскорости.The developed method allows measuring vibration velocities in a wide range of up to several hundred m / s.
Дл определени х0 не надо дополнительно измер ть опорную частоту f0, что видно из рабочей формулы (4).To determine x0, it is not necessary to additionally measure the reference frequency f0, as can be seen from the working formula (4).
В предлагаемом способе учтены нелинейности (исключены систематические погрешности прототипа), так как рабоча формула (4) выведена из (2) с учетом всех нелинейностей (без приближенных допущений ), что повышает точность в среднем 3,2In the proposed method, non-linearities are taken into account (systematic errors of the prototype are excluded), since the working formula (4) is derived from (2) with all non-linearities taken into account (without approximate assumptions), which increases the accuracy by an average of 3.2
раза.times.
Расширен динамический диапазон измерений , так как в предлагаемом способе соотношени точные, в то врем как в прототипе из-за прин того допущени линейностиThe dynamic measurement range is expanded, as in the proposed method the ratios are exact, while in the prototype because of the assumed linearity assumption
ограничивают динамический диапазон измерений , чтобы не возросли систематические ошибки.limit the dynamic range of measurements so that systematic errors do not increase.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904781809A SU1753295A1 (en) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | Vibration measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904781809A SU1753295A1 (en) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | Vibration measuring method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1753295A1 true SU1753295A1 (en) | 1992-08-07 |
Family
ID=21491284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904781809A SU1753295A1 (en) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | Vibration measuring method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1753295A1 (en) |
-
1990
- 1990-01-16 SU SU904781809A patent/SU1753295A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Вибрации в технике. Справочник под ред. Генкина М.Д. - М.: Машиностроение, т.5, 1981.С.132. Приборы и системы дл измерени шума и удара. Справочник под ред. Клюева В.В. - М.: Машиностроение, 1988, кн.1, с.49. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7046015B2 (en) | Ultrasonic distance measure | |
JP3022623B2 (en) | Electrical measuring device for measuring signal propagation time | |
CA1079391A (en) | Acoustic oscillator fluid velocity measuring device | |
JPS5828554B2 (en) | ultrasonic distance meter | |
USRE28686E (en) | Measurement of fluid flow rates | |
SU1753295A1 (en) | Vibration measuring method | |
SU1753296A1 (en) | Vibration measuring method | |
SU1483266A1 (en) | Phase ultrasonic flow meter | |
SU546818A1 (en) | Ultrasonic device for automatic measurement of flow rate | |
SU794532A1 (en) | Ultrasonic liquid rate meter | |
SU436985A1 (en) | The method for determining the effective radius of the ultrasonic radiator | |
SU564601A1 (en) | Medium flow rate ultrasound meter | |
SU587388A1 (en) | Device for measuring ultrasound velocity in liquid media | |
SU1377622A1 (en) | Method of determining temperature | |
SU1404836A1 (en) | Device for determining absorption factor of energy in objects under vibrations | |
SU1753293A1 (en) | Vibration measuring method | |
SU1408239A1 (en) | Ultrasonic vibration meter | |
SU1744475A1 (en) | Device for measurement of gas-air flow velocity | |
SU1428939A1 (en) | Ultrasonic vibration meter | |
SU748240A1 (en) | Ultrasonic liquid density meter | |
SU1139974A1 (en) | Ultrasonic level indicator | |
SU1646994A1 (en) | Device for measuring surface acoustic wave speed in st- cut quartz piezo crystal plates | |
KR20010026502A (en) | Method and apparatus for measuring the amount of flowing in gas pipe using sonic waves | |
JPS6085319A (en) | Ultrasonic wave distance measuring device | |
RU1795394C (en) | Electro-acoustic device for testing coordinates of radiotelescope illuminator |