[go: up one dir, main page]

SU1483251A1 - Ultrasonic phase meter of vibration movements - Google Patents

Ultrasonic phase meter of vibration movements Download PDF

Info

Publication number
SU1483251A1
SU1483251A1 SU874334642A SU4334642A SU1483251A1 SU 1483251 A1 SU1483251 A1 SU 1483251A1 SU 874334642 A SU874334642 A SU 874334642A SU 4334642 A SU4334642 A SU 4334642A SU 1483251 A1 SU1483251 A1 SU 1483251A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
output
transducer
analog
signal
Prior art date
Application number
SU874334642A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Александрович Гордеев
Владислав Александрович Королев
Виктор Иванович Чумак
Original Assignee
Горьковский Филиал Института Машиноведения Им.А.А.Благонравова
Горьковский политехнический институт им.А.А.Жданова
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 Горьковский Филиал Института Машиноведения Им.А.А.Благонравова, Горьковский политехнический институт им.А.А.Жданова filed Critical Горьковский Филиал Института Машиноведения Им.А.А.Благонравова
Priority to SU874334642A priority Critical patent/SU1483251A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1483251A1 publication Critical patent/SU1483251A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к виброметрии, и может быть использовано в различных отрасл х машиностроени  и приборостроени . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени . Работа устройства осуществл етс  в двух режимах. В первом режиме производитс  установка основного излучающего преобразовател  относительно дополнительного излучающего преобразовател , выполненного в виде кольца, внутри которого концентрично с ним размещен основной излучающий преобразователь, по критерию минимального вли ни  боковых лепестков диаграмм направленности преобразователей. Во втором режиме фазовым способом измер ютс  виброперемещени  контролируемого объекта. 1 ил.The invention relates to a measurement technique, in particular to vibrometry, and can be used in various fields of mechanical engineering and instrumentation. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. The device operates in two modes. In the first mode, the main radiating transducer is installed relative to the additional radiating transducer, made in the form of a ring, inside which the main radiating transducer is placed concentrically with it, according to the criterion of the minimal influence of the side lobes of the transducer radiation patterns. In the second mode, the vibration displacement of the monitored object is measured by the phase method. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к виброметрии, и может быть использовано в различных отрасл х машиностроени  и приборостроени The invention relates to a measurement technique, in particular to vibrometry, and can be used in various fields of engineering and instrument making.

Цель изобретени  - повышение точности измерени .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

На чертеже представлена структурна  схема ультразвукового фазового измерител  виброперемещений.The drawing shows a structural diagram of the ultrasonic phase meter vibration displacement.

Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, линию 2 задержки и основной излучающий преобразователь 3, взаимодействующий с исследуемым объектом 4, последовательно соединенные приемный преобразователь 5, фазовый детектор 6, элемент И 7 аналого- цифровой преобразователь 8 и блок 9 обработки информации. Выход фазового детектора 6 через элемент И 7 соединен со входом компаратора 10, выход которого соединен со входом коммутатора 11 и вторым входом блока 9 обработки информации. Другие входы компаратора 10 соединены с выходами источника 12 опорного напр жени . Выходы коммутатора 11 соединены с управл ющими входами линии 2 задержки. Выход приемного преобразовател  5 подключен к последовательно соединенным элементу И 13 интегратору 14, аналого-цифровому преобразователю 15, коммутатору 16, схеме 17 сравнени  кодов, триггеру 18 управлени , генератору 19 тактовых импульсов, блоку 20 уп равлени  шаговым двигателем, шаговому двигателю 21, преобразователю 22 угол-линейное перемещение, который кинематически соединен с дополнительным излучающим преСОThe device contains a series-connected master oscillator 1, a delay line 2 and a main radiating transducer 3 interacting with the object under study 4, a serially connected receiving transducer 5, a phase detector 6, an And 7 element and an analog-to-digital converter 8 and an information processing unit 9. The output of the phase detector 6 through the element And 7 is connected to the input of the comparator 10, the output of which is connected to the input of the switch 11 and the second input of the block 9 of information processing. The other inputs of the comparator 10 are connected to the outputs of the source 12 of the reference voltage. The outputs of the switch 11 are connected to the control inputs of the delay line 2. The output of the receiving converter 5 is connected to the series-connected element 13 and the integrator 14, the analog-digital converter 15, the switch 16, the code comparison circuit 17, the control trigger 18, the clock generator 19, the control unit 20 of the stepping motor, the step motor 21, the converter 22 angle-linear displacement, which is kinematically connected with additional radiating preCO

юYu

образователем 23, выполненным в виде кольца , внутри которого помещен основной излучающий преобразователь 3.the generator 23, made in the form of a ring, inside which is placed the main radiating transducer 3.

Устройство работает в двух режимах.The device works in two modes.

В первом режиме устройство работает следующим образом.In the first mode, the device operates as follows.

Выходной сигнал задающего генератора 1 через линию 2 задержки поступает одновременно на основной и дополнительный излучающие преобразователи 3 и 23. Последний выполнен в виде концентрического кольца, охватывающего основной преобразователь 3 и электрически с ним разв занного. , При отсутствии исследуемого объекта 4 отсутствует и отраженный сигнал на входе приемного преобразовател  5. Однако, из- за наличи  боковых составл ющих диаграмм направленности преобразователей 3 и 5, на приемном преобразователе 5 наводитс  электрический сигнал основной гармоники, который при измерени х виброперемещений вносит существенную погрешность , так как из-за этого возникает ошибка в выборе рабочей точки. Прин тый преобразователем 5 акустический сигнал поступает через элемент И 13 на интегратор 14 Элемент И 13 находитс  в открытом состо нии до тех пор пока на втором его входе присутствует сигнал логической единицы пр мого (единичного) выхода триггера 18 управлени . В интеграторе 14 происходит интегрирование по мощности синусоидального сигнала с приемного преобразовател . Выходной сигнал интегратора пропорционален мощности прин того приемным преобразователем 5 сигнала.The output signal of the master oscillator 1 through the delay line 2 is fed simultaneously to the main and additional radiating transducers 3 and 23. The latter is designed as a concentric ring covering the main transducer 3 and electrically connected with it. In the absence of the object under study 4, the reflected signal at the input of the receiving transducer 5 is absent. However, due to the presence of lateral components of the transducers 3 and 5, the main harmonic signal is induced at the receiving transducer 5, which makes a significant error in measuring , because of this, an error occurs in the selection of the operating point. The acoustic signal received by converter 5 goes through AND 13 to integrator 14 AND Element 13 is in the open state as long as at its second input there is a logical unit signal of the direct (single) output of control trigger 18. In the integrator 14 is the integration of the power of the sinusoidal signal from the receiving transducer. The integrator output signal is proportional to the power received by the receiving signal converter 5.

Электрический сигнал с приемного преобразовател  5 поступает также и на первый вход фазового детектора 6, на второй вход которого поступает опорный сигнал с выхода линии 2 задержки. Чтобы исключить прохождение выходного сигнала фазового детектора 6 на компаратор 10, и, тем самым, предотвратить изменение времени задержки опорного сигнала на данной стадии работы измерител , на второй вход элемента И 7 поступает запрещающий сигнал логического нул  с инверсного входа триггера 18 управлени . Проинтегрированный аналоговый сигнал далее преобразуетс  в аналого-цифровом преобразователе 15 в цифровой код. Затем значени  цифрового кода, соответствующие двум ближайшим значени м аналогового сигнала, раздел ютс  коммутатором 16 на два канала и подаютс  поочередно на первый и второй входы схемы 17 сравнени  кодов. Алгоритм работы схемы 17 сравнени  кодов выбран таким, что на ее выходе сигнал логической единицы по витс  в том случае, когда значение цифрового кода, занесенное по второму каналу, превысит значение предыдущего цифрового кода , занесенного по первому каналу.The electrical signal from the receiving transducer 5 is also fed to the first input of the phase detector 6, the second input of which receives the reference signal from the output of the delay line 2. In order to prevent the output signal of the phase detector 6 from passing to the comparator 10 and, thus, to prevent the delay signal of the reference signal from changing at this stage of the meter operation, the second input of the And 7 element receives the inhibitory signal of the logical zero from the inverted input of the control trigger 18. The integrated analog signal is further converted into an analog-to-digital converter 15 into a digital code. Then, the digital code values corresponding to the two nearest analog signal values are divided into two channels by the switch 16 and are alternately transmitted to the first and second inputs of the code comparison circuit 17. The algorithm of the operation of the code comparison circuit 17 is selected such that at its output the signal of a logical unit is scanned when the value of the digital code recorded on the second channel exceeds the value of the previous digital code recorded on the first channel.

00

5 five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

Выбор такого алгоритма основан на том, что пока излученные акустические сигналы основного излучающего преобразовател  3 и дополнительного преобразовател  23, выполненного в виде кольца, наход тс  в фазе, или, что то же самое, их излучающие поверхности расположены в одной плоскости, аналоговый сигнал на выходе приемного преобразовател  5 имеет максимальное значение. The choice of such an algorithm is based on the fact that while the emitted acoustic signals of the main radiating transducer 3 and the additional transducer 23, made in the form of a ring, are in phase, or, equivalently, their radiating surfaces are located in the same plane, the analog signal at the output receiving transducer 5 has a maximum value.

Условие расположени  излучающих по- верхностей в одной плоскости перед началом работы  вл етс  необходимым. При наличии перемещени  плоскости дополнительного излучающего преобразовател  23 относительно основного в любом направлении между ультразвуковыми сигналами, излученными основным и дополнительным преобразовател ми , по вл етс  фазовое рассогласование , которое увеличиваетс  при дальнейшем перемещении. При этом, ультразвуковой сигнал дополнительного преобразовател  23 начинает ослабл ть вли ние боковых лепестков основного преобразовател  3 и, тем самым , уменьшать аналоговый сигнал по абсолютной величине на выходе приемного преобразовател  5. Следовательно, по мере перемещени  плоскости дополнительного излучател  от начального положени  каждое последующее значение цифрового кода будет меньше предыдущего до тех пор, пока не будет достигнут минимум сигнала на приемном преобразователе 5 за счет исключени  вли ни  боковых лепестков. Поэтому превы-- шение значени  цифрового кода, занесенного по второму каналу над предыдущим, свидетельствует о достижении такого фазового соотношени  сигналов с преобразователей. 3 и 23, когда вли ние боковых лепестков на входной сигнал приемного преобразовател  будет минимальным.The condition of arranging the radiating surfaces in one plane before the start of work is necessary. If there is a displacement of the plane of the additional radiating transducer 23 relative to the main one in any direction between the ultrasonic signals emitted by the main and additional transducers, a phase mismatch appears, which increases with further movement. At the same time, the ultrasonic signal of the additional transducer 23 begins to weaken the influence of the side lobes of the main transducer 3 and, thus, reduce the analog signal in absolute value at the output of the receiving transducer 5. Consequently, as the plane of the additional emitter moves from the initial position, each subsequent digital value The code will be less than the previous one until the minimum of the signal at the receiving transducer 5 is reached by eliminating the influence of side lobes. Therefore, exceeding the value of the digital code recorded on the second channel over the previous one indicates the achievement of such a phase ratio of signals from the transducers. 3 and 23, when the influence of side lobes on the input signal of the receiving transducer will be minimal.

В момент превышени  схема 17 сравнени  кодов вырабатывает сигнал логической единицы, который, поступа  на счетный вход триггера 18 управлени , мен ет его состо ние . На инверсном выходе триггера 18 управлени  по вл етс  сигнал логической единицы , который, поступа  на второй вход логического элемента И 7, открывает его дл  прохождени  сигнала с выхода фазового детектора 6 на вход аналого-цифрового преобразовател  8. Одновременно при по влении на выходе триггера 18 логического нул  отключаетс  генератор 19 тактовых импульсов и закрываетс  логический элемент И 13 дл  прохождени  сигнала с выхода приемного преобразовател  5. При отсутствии управл ющих импульсов с генератора 19 блок 20 управлени  шаговым двигателем прекращает работу, вал шагового двигател  21 зафиксируетс  в определенном положении, и с помощью преобразовател  22 угол-перемещение зафиксируетс  в пространстве положение излучающей поверхности дополнительного излучающего преобразовател  23.At the moment of exceeding, the code comparison circuit 17 generates a signal of a logical unit which, arriving at the counting input of control trigger 18, changes its state. At the inverse output of the control trigger 18, a signal of a logical unit appears, which, arriving at the second input of the logic element 7, opens it for passing the signal from the output of the phase detector 6 to the input of the analog-digital converter 8. Simultaneously, at the output of the trigger 18 logic zero, the clock pulse generator 19 is turned off and the logic element AND 13 is closed for passing the signal from the output of the receiving converter 5. In the absence of control pulses from the generator 19, the step control unit 20 The motor stops working, the shaft of the stepper motor 21 is fixed in a certain position, and with the help of the converter 22 the angle-movement fixes in space the position of the radiating surface of the additional radiating converter 23.

Далее работа устройства продолжаетс  во втором режиме. Выходной сигнал задающего генератора 1 через линию 2 задержки поступает на излучающие преобразователиFurther, the operation of the device continues in the second mode. The output signal of the master oscillator 1 through the line 2 delay enters the radiating converters

3и 23. Отраженный от исследуемого объекта3 and 23. Reflected from the object under study

4акустический сигнал преобразуетс  в приемном преобразователе 5 в электрический и поступает на первый вход фазового детектора 6, на второй вход которого поступает опорный сигнал с выхода линии 2 задержки.The 4 acoustic signal is converted into a receiving converter 5 into an electrical one and is fed to the first input of the phase detector 6, the second input of which receives the reference signal from the output of the delay line 2.

Через открытый первый элемент И 7 измен ющийс  по амплитуде выходной сигнал фазового детектора 6 поступает одновременно на компаратор 10 и на аналого-цифровой преобразователь 8. На компаратор подаютс  также сигналы с источника 12 опорного напр жени  двух уровней, соответствующих нижнему и верхнему пределам, за которыми заметно вли ние нелинейных искажений. При возрастании выходного сигнала фазового детектора 6 на величину, соответствующую смещению исследуемого объекта 4 на величину d , где Я длина волны ультразвука в воздухе, за пределами которой заметны нелинейные искажени , выходной сигнал фазового детектора 6 в компараторе 10 достигает одного из пороговых уровней. Тогда на выходе компаратора 10 по вл етс  управл ющий сигнал, измен ющий врем  задержки на значение, соответствующее изменению фазы сигнала на входе фазового детектора 6 на 5f/4. Таким образом , рабоча  точка измерител  смещаетс  на Я /8, что устран ет нелинейные искажени . При уменьшении значени  входного сигнала и, следовательно, уменьшении изменени  фазы до значени  5Г /4, величина выходного сигнала фазового детектора 6 уменьшаетс  до величины одного из пороговых напр жений, что вызывает по вление отрицательного импульса на выходе компаратора 10, который переключает коммутатор 11 в исходное состо ние. Лини  2 задержки мен ет фазу на fi/4, но в обратном направлении . Информаци  о перемещении объекта с фазового детектора 6 через аналого0Through the open first element And 7 the amplitude-varying output signal of the phase detector 6 is fed simultaneously to the comparator 10 and to the analog-to-digital converter 8. Signals from the source 12 of the reference voltage of two levels corresponding to the lower and upper limits are also sent to the comparator noticeable effect of nonlinear distortion. As the output signal of the phase detector 6 increases by an amount corresponding to the displacement of the object under study 4 by the value d, where I is the ultrasound wavelength in the air, beyond which there are nonlinear distortions, the output signal of the phase detector 6 in the comparator 10 reaches one of the threshold levels. Then, a control signal appears at the output of the comparator 10, changing the delay time by a value corresponding to the phase change of the signal at the input of the phase detector 6 by 5f / 4. Thus, the operating point of the meter shifts to R / 8, which eliminates non-linear distortion. When the value of the input signal decreases and, consequently, the phase change decreases to 5 G / 4, the output value of the phase detector 6 decreases to one of the threshold voltages, which causes a negative pulse at the output of the comparator 10, which switches the switch 11 to the original condition. Line 2 delay changes phase to fi / 4, but in the opposite direction. Information about moving an object from phase detector 6 through analog 0

00

цифровой преобразователь 8 заноситс  в блок 9 обработки данных.the digital converter 8 is entered into the data processing unit 9.

Использование предложенного измерител  позвол ет повысить точность измерени  параметров нестационарных вибропроцессов .The use of the proposed meter makes it possible to increase the accuracy of measurement of the parameters of unsteady vibroprocesses.

Claims (1)

Формула изобретени  Ультразвуковой фазовый измеритель виброперемещений, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, линию задержки с управл ющими входами и основной излучающий преобразователь, последовательно соединенные приемный преобразователь , фазовый детектор, первый аналого-цифровой преобразователь и блокThe invention of the ultrasonic phase displacement meter, containing a series-connected master oscillator, a delay line with control inputs and a main radiating transducer, a series-connected receiving transducer, a phase detector, a first analog-to-digital converter and a unit 5 обработки информации, последовательно соединенные источник опорного напр жени , компаратор и первый коммутатор, выходы которого соединены с управл ющими входами линии задержки, вход первого аналого- цифрового преобразовател  соединен с вторым входом компаратора, выход которого подключен к второму входу блока обработки информации, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , он снабжен первым элементом И, включенным5 information processing, serially connected reference voltage source, comparator and the first switch, the outputs of which are connected to the control inputs of the delay line, the input of the first analog-digital converter is connected to the second input of the comparator, the output of which is connected to the second input of the information processing unit, different that, in order to improve the measurement accuracy, it is equipped with the first AND element included 5 между фазовым детектором и первым аналого-цифровым преобразователем, последовательно соединенными вторым элементом И, интегратором, вторым аналого-цифровым преобразователем, вторым коммутатором, схемой сравнени  кодов, триггером управле0 ни , генератором тактовых импульсов, блоком управлени  шаговым двигателем, шаговым двигателем, преобразователем угол - линейное перемещение и дополнительным излучающим преобразователем, соединенным с выходом линии задержки и выполненным в виде кольца, внутри которого концент- рично с ним размещен основной излучающий преобразователь, первый вход второго элемента И соединен с выходом приемного преобразовател , а его второй вход - с пер0 вым выходом триггера управлени , второй выход которого подключен к второму входу первого элемента И.5 between the phase detector and the first analog-to-digital converter, sequentially connected by the second element AND, the integrator, the second analog-digital converter, the second switch, the code comparison circuit, the control trigger, the clock generator, the stepper motor control unit, the step motor, the angle converter - linear displacement and an additional radiating transducer connected to the output of the delay line and made in the form of a ring, inside which it is centered with it The main radiating transducer is connected, the first input of the second element I is connected to the output of the receiving converter, and its second input is connected to the first output of the control trigger, the second output of which is connected to the second input of the first element I. 5five
SU874334642A 1987-10-26 1987-10-26 Ultrasonic phase meter of vibration movements SU1483251A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874334642A SU1483251A1 (en) 1987-10-26 1987-10-26 Ultrasonic phase meter of vibration movements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874334642A SU1483251A1 (en) 1987-10-26 1987-10-26 Ultrasonic phase meter of vibration movements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1483251A1 true SU1483251A1 (en) 1989-05-30

Family

ID=21338759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874334642A SU1483251A1 (en) 1987-10-26 1987-10-26 Ultrasonic phase meter of vibration movements

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1483251A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568992C2 (en) * 2013-06-26 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиностроения Российской академии наук (ИПМ РАН) Ultrasonic phase vibrator inverter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 823824, кл. G 01 В 17/00, 1981. Авторское свидетельство СССР № 1048330, кл. G 01 В 17/00, 1983. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568992C2 (en) * 2013-06-26 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиностроения Российской академии наук (ИПМ РАН) Ultrasonic phase vibrator inverter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1483251A1 (en) Ultrasonic phase meter of vibration movements
SU1679208A1 (en) Ultrasonic vibration indicator
SU1295363A1 (en) Meter of time intervals
SU765767A1 (en) Ultrasonic device for measuring distances
SU1753297A1 (en) Vibration meter
SU385255A1 (en) CONVERTER ANGLE OF TURNING SHAFT INTO CODE
SU1174777A1 (en) Ultrasonic phase meter of vibrodisplacements
SU1037293A1 (en) Device for reading and measuring lengthy object geometrical parameters
SU828101A1 (en) Power factor to code converter
SU1682777A1 (en) Laser device for testing non-parallelism
SU725223A1 (en) Device for testing analogue-digit converters
RU1774164C (en) Ultrasonic phase meter of vibration displacements
SU1142840A1 (en) Device for measuring level of thick pulp
SU1048331A1 (en) Ultrasonic phase meter of vibro displacements
SU1020983A2 (en) Sweep-frequency sinusoidal signal generator
SU1242727A1 (en) Device for measuring temperature
RU2036415C1 (en) Laser sensor of ultrasonic oscillations
SU868324A1 (en) Displacement measuring device
SU647554A1 (en) Temperature measuring device
SU1254334A1 (en) Ultrasonic phase meter of vibration shifts
SU1656336A1 (en) Device to meter ultrasonic velocity
SU1298631A1 (en) Eddy-current device for nondestructive checking
SU877448A1 (en) Device for determination of stroboscopic transducer graduation characteristics
SU1670574A1 (en) Apparatus for control by eddy currents
SU631838A1 (en) Frequency meter