SU877444A1 - Способ измерени виброускорений и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к вйброметрии.

Известен способ измерения виброускорений, основанный на использовании пьезоэффекта. Сущность способа заключается в том, что пьезочувствительный элемент крепится между исследуемым объектом и инерционной массой, которая при возбуждении объекта оказывает механическое воздействие на пьёзоэлемент, преобразующий механические колебания в электрический сигнал flj

Недостатки указанного способа контактность и невозможность его использования для измерений виброускорений объектов, массы которых меньше или соизмеримы с массой чувствительного элемента.

Известен также способ измерения виброускорений, основанный на анализе доплеровской частоты от ускорения (2Ί.

В данном способе и устройстве для его осуществления отраженный от объекта луч света от источника когерентного излучения разбивают на. деэ луча в разветвителе, один из которых является опорным, а другой - зондирующим. Отраженный от объекта зондирующий луч смешивают с опорным, создавая на выходе частоту биений, пропорциональных линейному ускорению движущегося объекта.

Недостатком известного способа и устройства для его осуществления является то, что он позволяет производить измерения только линейных ускорений, причем усредненные значения ускорения на рабочем участке движения объекта (падающего тела). Кроме того, на точность измерения сказывается также нестабильность частоты излучения источника, влияющая на часг тоту биений зондирующего и опорного сигналов.

Цель изобретения - повышение точности измерения виброускорений.

Указанняа цель достигается тем, что в способе, включающем анализ диплеровского смёщения частоты света, идущий от объекта отраженный луч разбивают на два,, при этом осуществляют оптическую задержку одного из лучей, затем оба луча смешивают и направляют на фотодетектор, анализируют сигнал с выхода фотодетектора и выделяют переменную составляющую сигнала, пропорциональную разности доп.леровских сдвигов частот лучей, отраженных от объекта в различное время с интервалом АС , а виброускорение вычисляют по формуле —η?—’ где λ - длина волны зондирующего сигнала;

- время задержки оптической линии;

разность доплеровских сдвигов частот отраженных лучей от объекта.

. Цель изобретения обеспечивается также тем, что в устройстве, содержащем источник когерентного света и фотодетектор, установлен двухлучевой интерферометр, в одном из плеч которого размещена оптическая линия задержки, выполненная, например, в виде правильного цилиндра, заполненного средой с отличным от основной среды коэффициентом преломления, в котором размещено устройство.

Способ осуществляют следующим образом.

В выбранной плоскости пространства происходит интерференция двух . волновых фронтов света, каждый из которых имеет доплеровский сдвиг част тоты, соответствующий различным вйброскоростям Vf и Уд,характеризующим динамический процесс в разные моменты времени t., и , отличающиеся на время усреднения АС. Интерференция двух лучей, имеющих различные доплеровские сдвиги частоты, приво--, дйт к появлению сигнала биений между этими частотами, который характеризует разность этих частот. Мгновенное значение разности этих частот пропорционально усреднененному на интервале А Означению ускорения динамического процесса.

877444 4

На чертеже представлена принципиальная оптическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит источник 1 когерентного света, отражательное зеркало 2, светоделительные зеркала 35, оптическую линию 6 задержки и фотодетектор 7.

Устройство работает следующим образом.

.От источника 1 излучения луч света направляют в исследуемую точку объекта 2. Отражёний от исследуемой 15 точки объекта 2 когерентный луч света направляют в двухлучевой интерферометр. Посредством зеркала 3 его разделяют на два луча. Луч а направляют зеркалом 5 на светоделитель 4,. 20 луч Б посредством зеркала 2 - на светоделитель 4 через оптическую линию задержки 6. Совмещенные на светоделителе 4 лучи а и В направляют на фотодетектор 7. С помощью фотодетек25 тора 7 производится преобразование распределения интенсивности в интерфе· ренционной картине, образованной лучами а и В , в электрический сигнал, который может подаваться на осцил₃₀ лограф, счетчик. Далее анализируется переменная составляющая этого электрического сигнала.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяет повысить достоверность ³⁵ измерений и расширяет возможности применения. ,

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измерител ной технике, в частности к вйброметрии . Известен способ измерени  виброус корений, основанный на использовании пьезоэффекта. Сущность способа заклю чаетс  в том, что пьезочувствительны элемент крепитс  между исследуемым объектом и инерционной массой, котора  при возбуждении объекта оказывает механическое воздействие на пьёзо элемент, преобр азующий механические колебани  в электрический сигнал flj Недостатки указанного способа контактность и невозможность его использовани  дл  измерений виброуско- рений объектов, массы которых меньше или соизмеримы с массой чувствительного элемента. Известен также способ измерени  виброускорений, основанный на анализе доплеровской частоты от ускорени  2. В данном способе и устройстве дл  его осуществлени  отраженный от объекта луч света от источника когерентного излучени  разбивают на. два луча в разветвителе, один из которых  вл етс  опорньм, а другой - зондирующим . Отраженнь1Й от объекта зондирующий луч смешивают с опорным, создава  на выходе частоту биений, пропорциональных линейному ускорению дви жущегос  объекта. Недостатком известного способа и устройства дл  его осуществлени   вл етс  то, что он позвол ет производить измерени  только линейных ускорений , причем усредненные значени  ускорени  на рабочем участке движени  объекта падающего тела). Кроме того, на точность измерени  сказываетс  также нестабильность частоты излучени  источника, вли юща  на часп . тоту биений зондирующего и опорного сигналов. Цель изобретени  - повьшение точности измерени  виброускорений. Указанн а цель достигаетс  тем, что в способе, включающем анализ диплеровского смещени  частоты света , идущий от объекта отраженный луч разбивают на два,- при этом осуществл ют оптическую задержку одного из лучей , затем оба луча смешивают и направл ют на фотодетектор, анализируют сигнал с выхода фотодетектора и выдел ют переменную составл ющую сиг нала, пропорциональную разности доп.г леровских сдвигов частот лучей, отраженных от объекта в различное врем  с интервалом ДТ , а виброускорение вычисл ют по формуле 5 / - a-Af где Л длина волны зондирующего сиг нала ; врем  задержки оптической ли нии; разность доплеровских сдвигов частот отраженных лучей От объекта. . Цель изобретени  обеспечиваетс  также тем, что в устройстве, содержащем источник когерентного света и фотодетектор, установлен двухлучевой интерферометр, в одном из плеч которого размещена оптическа  лини  задержки , выполненна , например, в вид правильного цилиндра, заполненного средой с отличным от основной среды коэффициентом преломлени , в котором размещено устройство. Способ осуществл ют следующим образом . В выбранной плоскости пространства происходит интерференци  двух , волновых фронтов света, каждый из которых имеет доплеровский сдвиг час тоты, соответствующей различным вибг роскорост м VY и Vj,;характеризующим динамический процесс в .разные моменты времени t и t/L отличающиес  на врем  усреднени  Д. Интерференци  двух лучей, имеющих различные доплеровские сдвиги частоты, приводит к по влению сигнала биений между этими частотами, который характе ризует разность этих частот. Мгновенное значение разности этих часто пропорционально усреднененному на интервале Д Означению ускорени  дина мического процесса. На чертеже представлена принципильна  оптическа  схема устройства л  осуществлени  предлагаемого спооба . Устройство содержит источник 1 когерентного света, отражательное зеркало 2, светоделительные зеркала 35 , оптическую линию 6 задержки и фотодетектор 7. Устройство работает следующим образом. .От источника 1 излучени  луч света направл ют в исследуемую точку объекта 2. Отражений от исследуемой точки объекта 2 когерентный луч сэета направл ют в двухлучевой интерферометр . Цосредством зеркала 3 его раздел ют на два луча. Луч d направл ют зеркалом 5 на све.тоделитель 4, . луч 6 посредством зеркала 2 - на светоделитель 4 через оптическую линию задержки 6. Совмещенные на светоделителе 4 лучи а и б направл ют на фотодетектор 7. С помощью фотодетектора 7 производитс  преобразование распределени  интенсивности в интерференционной картине, образованной лучами аи В , в электрический сигнал, который может подаватьс  на осциллограф , счетчик. Далее анализируетс  переменна  составл юща  этого электрического сигнала. Таким образом, предлагаемый способ и устройство дл  его реализации позвол ет повысить достоверность измерений и расшир ет возможности при .менени . , Формула изобретени  1. Способ измерени  виброускорений , включающий определение .сдвига частоты отраженного от объекта когерентного луча света, отличают щ и и с   тем, что, с целью повыше-, ни  точности измерений, отраженный от объекта луч света разбивают на два луча, осуществл ют оптическую задержку одного из них и по мгновенной разности доплеровских сдвигов частот волновых фронтов лучей, отраженных от объекта в разное врем , определ ют виброускорение по формуле у - - l-u-D- где X - виброускорение;. - длина волны зондирующего сигнала;

   дТ - врем  задержки оптической линии;

   ды.

   разность доплеровских сдвиго частот лучей, отраженных от

   объекта.

   1, Устройство дл  осуществлени  . способа измерени  виброускорений по п. 1, содержащее источник когерентного света и фотодетектор, о т л ичающеес  тем, что в него введен оптически св занный с источНИКОМ когерентного света и фотодетектором двухлучевой интерферометр , в одном из плеч которого размещена оптическа  лини  задержки.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1,Пориш Ю. И. Виброметри . М., 1963, с. 568.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 508740, кл. G 01 Р 15/08, 1973.