SU769436A1 - Устройство дл измерени виброускорени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области измерени  параметров движени , в частности к измерител м виброускорени .

Известны измерители ускорени , содержащие измерители скор;ости с частотным выходом и опорным Генератором. Дл  повышени  быстродействи  таких измерителей в качестве частотного датчика скорости используют источник электромагнитных колебаний , в частности оптический квантовый генератор, приемник излучени  и блок обработки частотных сигналов 1. Недостатком известного устройства  вл етс  трудность фокусировки на объекте измерени  из-за конструктивного разделени  источника и приемника излучени , возможность измерени  только амплитуды виброускорени  и мала  дальность действи  в средах с ограниченной прозрачностью.

Предлагаемое устррйство снабжено последовательно соединенными четырьм  врем -импульсными преобразовател ми и блоком пам ти, а также вычитателем, входы которого подключены к выходам четвертого преобразовател  и блока пам ти, а выход св зан с индикатором виброускорени .

На фиг. 1 представлена упропденна  схема предложенного устройства; на фиг. 2 - то же, структурно-функпиональна  схема.

Устройство дл  измерени  виброускорений (фиг. 1) содержит блок 7 излучени  и приема электромагнитных колебаний, СВЧ-генератор 2, У-циркул тор 3, смсси5 тель 4, амплитудный селектор 5, блок 6 обработки импульсных сигналов н индикатор 7 виброускорений. Исследуемый объект 8 крепитс  на вибростене 9 или каком-либо ином источнике вибраций.

10 Блок обработки импульсных сигналов (фиг. 2) образован врем -импульсными преобразовател ми 10-13, блоком пам ти 4 и вычитателем /5. Каждый преобразователь 10 (11-13) содержит операционный усилитель ОУ1 (ОУ2, ОУЗ. ОУ4) с выходньш сопротивлением R1 (R3, R6, R8) и интегрирующей цепочкой обратной св зи CIR2 (C3R4, C4R5, C6R7) и два ключа Кл.1. Кл.2 (Кл.З, Кл.4, Кл.5, Кл.6, Кл.7, Кл.8). К выходу первого 10 и третьего 12 преобразователей подключены конденсаторы С2 и С5. Второй преобразователь // снабжен управл ющим триггером Тр и блоком уставки 16, который устанавливает порог срабатывани 

25 ключа Кл.4. Входные сопротивлени  R1, R6 преобразователей 10 « 12 подключены к источнику эталонного напр жени  ЕО (на фиг. 2 не показан).

Устройство работает следующим обра30 зом (см. фиг. 2). Генератор электромагнитных волн S  вл етс  источником СВЧ-колебаний. Его энерги  поступает в нервое плечо У-циркул тора 3 и передаетс  далее во второе плечо , не поступа  в третье. Разв зка плеч У-циркул тора обеспечиваетс  за счет различи  фазовых скоростей волн, обегающпх ферритовый стержень. Измер емый объект, наход щийс  в движении, облучаетс  сфокусированными блоком излучени  и приема электромагнитных волн /, СВЧ-колебани ми . В результате /асть электроэнергии отрал аетс  и в сторону блока /. Смещение фазы г отраженном колебании при движении объекта составит -г-5.,.р(/;, где Sn,,,(t) - закон движени  исследуемого объекта. Изменение фазы во времени эквивалентно возникновению колебаний с частотой: -rru(5iicp(0 dt где АО - длина волны генератора электромагнитных волн. За счет конечной величины разв зки между первым и третьим плечами У-циркул тора 3 в третье плечо К-циркул тора поступает отраженный от объекта сигнал и просочившийс  от генератора за счет конечной разв зки плеч циркул тора сигнал. В результате этого на выходе смесител  4 имеем: f/r/j -j f Uo(i) U.,(t)dt. В селекторе 5 из сигнала, поступившего со смесител  4, формируютс  импульсы, фроиты которых соответствуют моментам перехода фазы через ноль, а частота этой импульсной последовательности характеризует скорость объекта: где Vf - радиальна  скорость объекта измерени .

Эта импульсна  последовательность далее поступает на преобразователь 10. В исходном состо нии Кл.1 открыт, а Кл.2 закрыт . При поступлении на вход преобразовател  10 импзльса длительностью Т Кл.1 переходит в закрытое состо ние, а Кл.2 открываетс . В результате на преобразователе 10 по вл етс  линейно измен юш;еес  напр жение:

(8)

tEndt kf.

В результате на его выходе образуетс  напр жение, пропорциональное квадрату длительности импульса скорости, а следовательно , квадрату скорости, которое запоминаетс  на блоке пам ти 14 и подаетс  на первый выход блока вычитани  15. Следующий импульс скорости выдаетс  лишь сп сде ЕО - стабилизированное напр жение питани ; Т - врем  интегрировани . Здесь имеет место преобразование длительности входного импульса, т. е. длительности интерзала перехода фазы сигнала, отраженного от исследуемого объекта через ноль, в соответствующее напр жение U. По окончании и.мпульса длительностью Т ключи Кл.1 и Кл.2 возвращаютс  в исходное состо ние, в результате на конденсаторе С2 хранитс  напр жение lJ EuTIRlCl до прихода следующего импульсного сигнала. Обнуление С2 осуществл етс  низкИ|М выходным сопротивлением операционного усилител  ОУ. Сигнал с С2 поступает на вход преобразовател  //. В исходном состо нии Кл.З открыт, а Кл.4 закрыт. На вход операционного усилител  ОУ2 через R3 и Кл.З поступает напр жение е С2. В результате на выходе ОУ2 по вл етс  напр жение f/2, скорость из.менени  которого пропорциональна а.мплитуде и. При достижении напр жением U- значени , заранее установленного в блоке уставки 16 и заведенного в Кл.4 напр жение С/пор, последний открываетс  и переворачивает триггер Тр, который закрывает при этом Кл.З. Таким образом на выходе преобразовател  // образуетс  импульс длительностью: Работа третьего преобразовател  полностью эквивалентна работе первого преобразовател  W и его выходное напр жение: - I соответствует скорости исследуемого объекта . Четвертый преобразователь 13 осуществл ет преобразование вида:

т  врем , необходимое дл  того, чтобы фаза отраженного сигнала изменилась на ть что соответствует перемещению измер емого объекта на величину пути, равную Ло/2.

Таким образом, амплитуда напр жени  на выходе блока вычитаии  пропорциональна разности квадратов амплитуд напр жений . Следовательно, образуетс  напр жение , соответствующее измер емому ускорению:

(а

JS

гдеНа - ускорение объекта;

V и Vz - скорости объекта дл  t. и

Т соответственно; 5 - константа пути, равна  ло/2. Описанное устройство позвол ет производить бесконтактное определение текущего значени  и знака ускорени  контролируемого объекта на рассто нии О-100 м с точностью не хуже 2% в средах с нормальней и ограниченной радиопрозрачностью, что достигаетс  использованием предложенной схемы обработки сигнала. Известное же устройство фиксирует лишь экстремальные значени  ускорени  дл  колебательных законов перемещени  малой амплитуды , в частности, вследствие ограниченной апертуры приемной части.

Одновременно снижаетс  в 3-5 раз вес за счет конструктивного объединени  приемно-передающего блока и использовани  иолосковых и интегральных микросхем.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР

До 373624, кл G 01 Р 15/08, 08.11.71.

LiI -

М.Г1: