Способ измерения амплитуд синусоидальных механических колебаний

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния погрешности измерения амплитуды интерференционного сигнала. Способ заключается в определении моментов T<SB POS="POST">I</SB> перехода уровня электрического сигнала, полученного при преобразовании интерферограммы контролируемого объекта, через уровень, соответствующий средней освещенности интерферограммы, и определении амплитуды колебаний по моментам T<SB POS="POST">I</SB>. 2 ил.

(19) ((1) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s.))5 G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4677859/28 (22) 13.04.89 (46) 15.07.91. Бюл. М 26 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологической службы (72) В, Р. Соловейчик (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 172064, кл. G 01 Н 9/00, 1964. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ

СИНУСОИДАЛБНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения— повышение точности за счет уменьшения влияния погрешности измерения амплитуды интерференционного сигнала, Способ заключается в определении моментов Ф перехода уровня электрического сигнала, полученного при преобразовании интерферограммы контролируемого объекта, через уровень, соответствующий средней освещенности интерферограммы, и определении амплитуды колебаний по моментам tt. 2 ил.

1663425

40

n=.0,1 ... l-1,., Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля вибраций.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния погрешности измерения амплитуды интерференционного сигнала.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство, реализующее способ, состоит из оптически связанных монохроматического источника 1 света, интерферометра 2 и фотоэлектрического преобразователя 3, пикового детектора 4 максимальных напряжений, пикового детектора 5 минимальных напряжений, суммирующего усилителя 6, схемы 7 сравнения, измерителя 8 временных интервалов, генератора

9, усилителя 10 мощности, вибропреобразователя 11, дифференцирующего усилителя 12, детектора 13 нулевых напряжений, вычислительного блока 14, выход фотоэлектрического преобразователя 3 соединен с входами пиковых детекторов 4 и 5 и первым входом схемы 7 сравнения, второй вход которой соединен с выходами пиковых детекторов 4 и 5, а выход схемы 7 сравнения соединен с первым входом вичислительного блока 14 и с входом измерителя 8 временных интервалов, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока 14, выход генератора 9 соединен через дифференцирующий усилитель 12 и детектор нулевых напряжений 13 с третьим входом вычислительного устройства 14, а вход вибропреобразователя 11 через усилитель мощности 10 соединен с выходом генератора 9.

Способ реализуется следующим образом. .С помощью генератора 9, усилителя 10 и вибропреобразователя 11 воспроизводят синусоидальные механические колебания, а с помощью монохроматического источника света 1 и интерферометра 2 формируют движущиеся интерференционные полосы, которые подвергают фотоэлектрическому преобразованию на фотоэлектрическом преобразователе 3, из выходного сигнала которого при помощи пикового детектора максимальных напряжений 4, пикового детектора минимальных напряжений 5 и суммирующего усилителя 6, имеющего на своем выходе напряжение, равное полусумме входных напряжений, формируют напряжение, соответствующее, средней освещенности интерференционных полос, с которым сравнивают при помощи схемы сравнения 7 сигнал фотоэлектрического преобразователя 3. По импульсному сигналу с выхода схемы сравнения 7 считывают показания измерителя временных интервалов 8 в вычислительное устройство 14 и запускают новый цикл измерений времени. измерителя временных интервалов 8. Синусоидальный сигнал с генератора 9 подают на дифференцирующий усилитель 12 и детектор нулевых напряжений 13, импульсный выходной сигнал которого, появляющийся при равенстве нулю его входного напряжения в моменты достижения механическими колебаниями своих крайних положений, направляют в вычислительное устройство 14.

Появление в моменты достижения механическими колебаниями Х (t) (фиг. 2) своих крайних положений импульсов 0> (фиг. 2) на выходе детектора нулевых напряжений

13 свидетельствует о том, что ближайшее значение, которое будет считано с измерителя временных интервалов 8 импульсным сигналом схемы сравнения 7 и есть.промежуток времени между переходами электрического сигнала фотоэлектрического преобразователя Uz (фиг. 2) через значение, соответствующее средней освещенности интерференционных полос, включающий момент достижения механическими колебаниями своего крайнего положения. Вычислительное устройство 14 подсчитывает также количество импульсов на выходе схемы сравнения 7 за время между импульсами на выходе детектора нулевых напряжений 13 и по полученным данным вычисляет амплитуду колебаний.

Электрический сигнал на выходе фотоэлектрического преобразователя определяется выражением:

2r л

Us= d sin - -(д, +2Асоз —" t +do, Т где d — постоянный коэффициент; . do — постоянное значение, соответствующее средней освещенности интерференционных полос; др — постоянная величина — начальная разность хода света.

Сигнал Uz переходит через значение do в моменты времени, определяемые соотношением:

2х г 2m

- - jd„+2Acos - — t„1 =-па, Т ) 1863425

В этой формуле второе слагаемое" квадратных скобках определяется дробными частями,интерференционных полос.

Значения промежутков времени r„, гк измеряют с высокой точностью, что и определяет высокую точность предлагаемого способа. AMIGOS — +сов = (! — 1)л.

2ю г ютн ктк

Т Т

Отсюда, после простых преобразований находим, что

А - - (/ - 1) (1 + где А — длина волны интерферограммы, фиг. 2

Составитель М, Кузнецов

Редактор К. Крупкина Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 2257 Тираж 380 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 где и — номер по порядку перехода сигнала

0 через значение dp, tn — момент времени и-го перехода сигнала Uz через значение dp.

Таким образом, гн — промежуток време- 5 ни между 1-м и 0-м переходами сигнала Uz через значение clp, а т; — между (I-1)-м и 1-м переходами.

Учитывая, что н Т тк 10

to = — tI-1 =—

2 2 2 для п=О, I — 1 получаем:

2л г

-у до +2Асоз — — = О, 2л хн

Т 2 15

2И г (д. +2Acos — — — — ) =-(I I)_#_, 2к Ттк

Т 2 2

Вычитая эти уравнения одно из дру- 20 гого, и тем самым исключая параметр до, получаем:

Формула изобретения

Способ измерения амплитуд синусоидальных механических колебаний, заключающийся в формировании интерферограммы контролируемого объекта, преобразовании интерферограммы в электрический сигнал и определении по нему амплитуды колебаний контролируемого объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, определяют моменты ti перехода уровня электрического сигнала через уровень, соответствующий средней освещен ности интерферограммы, измеряют длительность тн и т„временных интервалов между моментами перехода уровня, включающих моменты достижения колебаниями своих крайних значений, подсчитывают количество t моментов ti за период Т механических колебаний, а амплитуду определяют по формуле