[go: up one dir, main page]

SU1679208A1 - Ultrasonic vibration indicator - Google Patents

Ultrasonic vibration indicator Download PDF

Info

Publication number
SU1679208A1
SU1679208A1 SU894726837A SU4726837A SU1679208A1 SU 1679208 A1 SU1679208 A1 SU 1679208A1 SU 894726837 A SU894726837 A SU 894726837A SU 4726837 A SU4726837 A SU 4726837A SU 1679208 A1 SU1679208 A1 SU 1679208A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
output
frequency
signal
integrator
Prior art date
Application number
SU894726837A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Александрович Гордеев
Мстислав Вениаминович Новожилов
Владимир Константинович Караванцев
Original Assignee
Горьковский Филиал Института Машиноведения Им.А.А.Благонравова
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 filed Critical Горьковский Филиал Института Машиноведения Им.А.А.Благонравова
Priority to SU894726837A priority Critical patent/SU1679208A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1679208A1 publication Critical patent/SU1679208A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти применение при проведении модальных испытаний элементов сложных конструкций. Цель изобретени  - повышение точности за счет адаптивного изменени  полосы пропускани  в зависимости от спектрального состава сигнала. Применение широкополосного приемного преобразовател  и цепи управлени  частотой задающего генератора позвол ет адаптивно мен ть полосу пропускани  в зависимости от спектрального состава сигнала от исследуемого объекта, что повышает точность измерени  параметров его вибрации. 3 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used in modal testing of elements of complex structures. The purpose of the invention is to improve the accuracy due to adaptive change of the bandwidth depending on the spectral composition of the signal. The use of a wideband receiving transducer and the frequency control circuit of the master oscillator allows adaptively changing the bandwidth depending on the spectral composition of the signal from the object under study, which improves the accuracy of measuring the parameters of its vibration. 3 il.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти применение при проведении модальных испытаний элементов сложных конструкций.The invention relates to a measurement technique and can be used in modal testing of elements of complex structures.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет адаптивного изменени  полосы пропускани  в зависимости от спектрального состава сигнала.The aim of the invention is to improve the accuracy due to the adaptive change of the bandwidth depending on the spectral composition of the signal.

На фиг.1 представлена функциональна  схема ультразвукового фазового измерител  вибрации; на фиг.2 - эпюры сигналов на выходах первого интегратора, цифроанало- гового преобразовател  и дифференциатора; на фиг.З - частотные характеристики первого, второго и третьего приемных преобразователей .Figure 1 shows the functional diagram of the ultrasonic phase vibration meter; 2 shows plots of signals at the outputs of the first integrator, a digital-analog converter and a differentiator; on fig.Z - frequency characteristics of the first, second and third receiving converters.

Ультразвуковой фазовый измеритель вибрации содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, излучающий преобразователь 2, взаимодействующий с исследуемым объектом 3. первый приемный преобразователь 4, настроенный на частоту ыь , второй 5 и третий 6 приемные преобразователи, входы которых акустически св заны с входом первого приемного преобразовател  4, первый интегратор 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9, дифференциатор 10, режекторный фильтр 11, второй интегратор 12. сумматор 13. элемент 14 И-НЕ, частотный детектор 15, блок 16 обработки информации и фазовый детектор 17.The ultrasonic phase vibration meter contains a series-connected master oscillator 1, an emitting transducer 2, interacting with the object under study 3. a first receiving transducer 4 tuned to a frequency, a second 5 and a third 6 receiving transducers, whose inputs are acoustically connected to the input of the first receiving transducer 4 , first integrator 7, analog-to-digital converter (ADC) 8, digital-to-analog converter (DAC) 9, differentiator 10, notch filter 11, second integrator 12. adder 13. el unit 14 NAND, frequency detector 15, information processing unit 16 and phase detector 17.

Задающий генератор 1 подключен управл ющим входом к выходу дифференциатора 10, выходом - к входу излучающего преобразовател  2 и к первому входу фазового детектора 17.The master oscillator 1 is connected by a control input to the output of the differentiator 10, the output to the input of the radiating transducer 2 and to the first input of the phase detector 17.

Первый приемный преобразователь 4 подключен выходом к входу режекторного фильтра 11, к первому входу элемента И-НЕ 14, к входу первого интегратора 7 и к первому входу сумматора 13, подсоединенного управл ющим входом к выходу второго ин (ЛThe first receiving transducer 4 is connected by an output to the input of the notch filter 11, to the first input of the NAND 14 element, to the input of the first integrator 7 and to the first input of the adder 13 connected by the control input to the output of the second in (L

СWITH

OsOs

VI ю ю оVI yu o

0000

тегратора 12 и к второму входу элемента И-НЕ 14, вторым и третьим входами - к выходам Соответственно второго 5 и третьего 6 приемных преобразователей, выходом - к входу частного детектора 15. Выход элемента И-НЕ 14 соединен с вторым входом фазового детектора 17, выход которого подключен к первому входу блока 16 обработки информации, подсоединенного вторым входом к выходу частотного детектора. Выход первого интегратора подключен через последовательно соединенные АЦП 8 и ЦАП 9 к входу дифференциатора 10.of the tegrator 12 and to the second input of the element AND-HEN 14, the second and third inputs to the outputs of the second 5 and the third 6 receiving transducers, respectively, and the output to the input of the private detector 15. The output of the AND-14 element is connected to the second input of the phase detector 17, the output of which is connected to the first input of the information processing unit 16 connected by the second input to the output of the frequency detector. The output of the first integrator is connected via series-connected ADC 8 and DAC 9 to the input of the differentiator 10.

Ультразвуковой фазовый измеритель вибрации работает следующим образом. .Ultrasonic phase vibration meter works as follows. .

Перед началом работы на задающем генераторе 1 устанавливаетс  код числа, соответствующего частоте, близкой fife . Каждой частоте ш соответствует число щ, занесенное в программу работы задающего генератора 1. С выхода задающего генератора 1 сигнал частотой, близкой к (Оо , поступает на излучающий преобразователь 2, преобразующий электрический сигнал в механические колебани  ультразвуковой частоты.Before starting work on master oscillator 1, the code of the number corresponding to the frequency close to fife is set. Each frequency W corresponds to the number u, recorded in the program of operation of the master oscillator 1. From the output of the master oscillator 1, a signal with a frequency close to (Oo) goes to the radiating transducer 2, which converts the electrical signal into mechanical oscillations of the ultrasonic frequency.

Излученный ультразвуковой сигнал, отража сь от исследуемого объекта 3, принимаетс  приемными преобразовател ми 4,5 и 6. В стадии калибровки вибропреобразовател , когда исследуемый объект 3 неподвижен , отраженный сигнал имеет ту же самую частоту, что и излученный излучающим преобразователем 2. С выхода первого приемного преобразовател  4, настроенного на ту же самую частоту (UQ , что и излучающий преобразователь 2, электрический сигнал поступает на вход первого интегратора 7.The emitted ultrasonic signal, reflected from the object under study 3, is received by the receiving transducers 4,5 and 6. In the calibration stage of the vibrator transducer, when the object under study 3 is stationary, the reflected signal has the same frequency as the emitted by the emitting transducer 2. From the output of the first the receiving transducer 4, tuned to the same frequency (UQ as the radiating transducer 2, the electrical signal is fed to the input of the first integrator 7.

Поскольку изменение частоты задающего генератора 1 в ту или другую сторону вызывает возрастание или убывание сигнала на выходе первого интегратора 7 (см.фиг.2,а) в зависимости от приближени  или удалени  от частоты а)о , то выходной сигнал ЦАП 9 (см.фиг.2,б) адекватно соответствует уровню напр жени , преобразованного АЦП 8 в соответствующее число. Ступенчато измен ющийс  сигнал с выхода ЦАП 9 (см.фиг.2,б) поступает на вход дифференциатора 10. где преобразуетс  в импульсы положительной или .отрицательной пол рности (см.фиг.2,в). Поступающие на управл ющий вход задающего генератора 1 импульсы с выхода дифференциатора 10 увеличивают занесенное в программатор задающего генератора число ni на единицу лишь в том случае, когда эти импульсы имеют положительную пол рность. Это будетSince a change in the frequency of the master oscillator 1 in one direction or another causes an increase or decrease in the signal at the output of the first integrator 7 (see Fig. 2, a) depending on the approach or distance from the frequency a) o, the output signal of the DAC 9 (see Fig. 2, b) adequately corresponds to the voltage level converted by the ADC 8 to the corresponding number. The step-changing signal from the output of the DAC 9 (see Fig. 2, b) is fed to the input of the differentiator 10. Where it is converted into pulses of positive or negative polarity (see Fig. 2, c). The pulses arriving at the control input of the master oscillator 1 from the output of the differentiator 10 increase the number ni entered into the programmer of the master oscillator by one in the case when these pulses have a positive polarity. It will be

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

происходить в случае, когда возрастает выходной сигнал первого интегратора 7, что указывает на приближение частоты задающего генератора 1 к резонансной частоте Шо, на которую настроены излучающий преобразователь 2 и первый преобразователь 4. При достижении частоты иь, что соответствует максимальному значению выходного сигнала первого интегратора 7, пол рность положительных импульсов на выходе дифференциатора 10 мен етс  на отрицательную , и изменение частоты сигнала на выходе задающего генератора 1 прекращаетс . Задающий генератор 1 с этого момента работает на частоте Шо , так как первый отрицательный импульс с выхода дифференциатора 10 блокирует его.occur when the output of the first integrator 7 increases, which indicates that the frequency of the master oscillator 1 approaches the resonant frequency Sho, to which the radiating converter 2 and the first converter 4 are tuned. When the frequency rf is reached, which corresponds to the maximum value of the output signal of the first integrator 7 the polarity of the positive pulses at the output of the differentiator 10 is changed to negative, and the change in the frequency of the signal at the output of the master oscillator 1 is stopped. The master oscillator 1 from this moment runs at the frequency Sho, since the first negative pulse from the output of the differentiator 10 blocks it.

После проведени  этой операции калибровки начинаетс  процесс непосредственных измерений виброперемещений исследуемого объекта 3. Здесь можно рассмотреть два процесса. Первый - это процесс , когда колебани  исследуемого объекта 3 наход тс  в диапазоне низких частот, тогда частотна  модул ци  отраженного сигнала мала, а следовательно, мала девиаци  частоты этого сигнала Шд 2 ttfg « Q. В этом случае подключение второго 5 и третьего 6 приемных преобразователей, встроенных соответственно на частоты УЬ + Q и Шо - О; необ зательно. Поскольку априори неизвестна степень девиации частоты отраженного сигнала, а также не известен его спектральный состав, то в любом случае сигнал с выхода первого приемного преобразовател  4 поступает на режекторный фильтр 11, настроенный на частоту (Оо . Поскольку девиаци  частоты мала, и наибольша  дол  энергии содержитс  в основной гармонике (DO, то мощность сигнала, прошедшего через режекторный фильтр 11, недостаточна дл  того, чтобы выходной сигнал второго интегратора 12 закрыл элемент 14 И-НЕ. Поскольку в этом случае элемент И-НЕ 14 открыт, то сигнал с выхода первого приемного преобразовател  4 беспреп тственно проходит на второй вход фазового детектора 17. на первый вход которого поступает опорный сигнал с выхода задающего генератора 1. Устройство работает в режиме измерени  виброперемещений. Выходной сигнал фазового детектора 17 поступает на первый вход блока 16 обработки информации.After performing this calibration operation, the process of direct measurement of the vibration displacement of the object under study 3 begins. Here we can consider two processes. The first is the process when the oscillation of the object under study 3 is in the low frequency range, then the frequency modulation of the reflected signal is small, and therefore the frequency deviation of this signal is small Sd 2 ttfg "Q. In this case, the connection of the second 5 and third 6 receiving transducers , built-in respectively on the frequency of CB + Q and Sho - O; optional Since the degree of frequency deviation of the reflected signal is unknown a priori, and its spectral composition is not known, in any case, the signal from the output of the first receiving transducer 4 is fed to a notch filter 11 tuned to the frequency (OO. Since the frequency deviation is small and the largest fraction of energy contains in the main harmonic (DO, the power of the signal passing through the notch filter 11 is insufficient for the output signal of the second integrator 12 to close the NAND element 14. Since in this case the NAND 14 element is open then the signal from the output of the first receiving converter 4 freely passes to the second input of the phase detector 17. The first input of which receives the reference signal from the output of the master oscillator 1. The device operates in the mode of measuring vibration displacements. The output signal of the phase detector 17 goes to the first input of block 16 processing information.

Допустим, частота колебаний исследуемого объекта 3 возросла до того значени , когда девиаци  отраженного сигнала Шд - Q.B этом случае спектральный состав отраженного сигнала насыщен боковыми составл ющими. Дол  энергии, приход ща с  на основную гармонику соь, становитс  того же пор дка, что и на боковые составл ющие . В этом случае энергетическое содержание гармонических составл ющих на выходе режекторного фильтра 11 значи- 5 тельно выше, и сигнал на выходе второго интегратора 12 достигает порога срабатывани  элемента И-НЕ 14, который закрываетс  дл  прохождени  сигнала на второй вход фазового детектора 17. Одновременно 10 выходной сигнал второго интегратора 12, поступающий на управл ющий вход сумматора 13, по абсолютной величине достаточен дл  его срабатывани . Так как полосы пропускани  приемных преобразователей 15 4, 5, 6 пересекаютс  на уровне 0,707 (см.фиг.З), то отпадает необходимость настройки их на частоты механического резонанса . Широкополосный сигнал с выхода приемных преобразователей 4, 5, 6 через 20 сумматор 13 поступает на вход частотного детектора 15, где из частотно-модулированного сигнала выдел етс  огибающа , несуща  информацию о .виброскорости исследуемого объекта 3. Этот сигнал посту- 25 пает на второй вход блока 16 обработки информации.Suppose that the oscillation frequency of the object under study 3 has increased to that value when the deviation of the reflected signal Sd - Q.B in this case, the spectral composition of the reflected signal is saturated with side components. The proportion of energy attributable to the main harmonic of the soybeans becomes the same order as the lateral components. In this case, the energy content of the harmonic components at the output of the notch filter 11 is significantly higher, and the signal at the output of the second integrator 12 reaches the response threshold of the AND-NE element 14, which closes to pass the signal to the second input of the phase detector 17. At the same time, 10 output the signal of the second integrator 12, which arrives at the control input of the adder 13, is sufficient in absolute value for its operation. Since the passbands of the receiving transducers 15, 4, 5, 6 intersect at a level of 0.707 (see Fig. 3), there is no need to tune them to the mechanical resonance frequency. The broadband signal from the output of the receiving transducers 4, 5, 6 through 20 adder 13 is fed to the input of the frequency detector 15, where the envelope carrying information on the velocities of the object under study 3 is extracted from the frequency-modulated signal. This signal goes to the second input block 16 information processing.

Использование изобретени  позвол ет повысить точность контрол  за счет использовани  широкополосного приемного пре- 30 образовател  с адаптивно мен ющейс  полосой пропускани  в зависимости от спектрального состава сигналов от исследуемого объекта.The use of the invention makes it possible to increase the control accuracy by using a wideband receiving converter with an adaptively variable bandwidth depending on the spectral composition of the signals from the object under study.

Claims (1)

Формулаизобретени 35Formula 35 Ультразвуковой фазовый измеритель вибрации, содержащий последовательноUltrasonic phase vibration meter containing sequentially электроакустически соединенные задающий генератор, излучающий преобразователь и первый приемный преобразователь, фазовый детектор,, элемент И-НЕ, дифференциатор и последовательно соединенные первый интегратор и аналого-цифровой преобразователь, выход задающего генератора соединен с первым входом фазового детектора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, он снабжен вторым и третьим приемными преобразовател ми , последовательно соединенными режекторным фильтром и вторым интегратором , сумматором, частотным детектором, блоком обработки информации и цифроана- лзговым преобразователем, подключенным входом к выходу аналого-цифрового преобразовател , выходом - к входу дифференци- атора, выход которого соединен с управл ющим входом задающего генератора , вход первого интегратора подсоединен к первому входу элемента И-НЕ, к входу режекторного фильтра, к выходу первого приемного преобразовател  и к первому информационному входу сумматора, подключенного управл ющим входом к выходу второго интегратора и к второму входу элемента И-НЕ. вторым и, третьим информационными входами к выходам соответственно второго и третьего приемных преобразователей , выходом - к входу частотного детектора , выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом фазового детектора, выход которого подключен к первому входу блока обработки информации, подсоединенного вторым входом к выходу частотного детектора .electro-acoustically connected master oscillator, a radiating transducer and a first receiving transducer, a phase detector, an NAND element, a differentiator and a first integrator and an analog-digital converter connected in series, the output of the master oscillator is connected to the first input of the phase detector, characterized in that increase accuracy, it is equipped with a second and third receiving converters, connected in series by a notch filter and a second integrator, adder, frequency detector, b the information processing unit and digital-to-analog converter connected by the input to the output of the analog-digital converter, the output to the input of the differentiator, the output of which is connected to the control input of the master oscillator, the input of the first integrator is connected to the first input of the NAND element, to the input notch filter to the output of the first receiving converter and to the first information input of the adder connected by the control input to the output of the second integrator and to the second input of the AND-NOT element. the second and third information inputs to the outputs of the second and third receiving transducers, respectively, the output to the frequency detector input, the output of the NAND element is connected to the second input of the phase detector, the output of which is connected to the first input of the information processing unit connected to the second input of the frequency the detector. (/(/ 0,7070.707 сз„sz „ 6363 && «о"about // ыs Фиг. 2FIG. 2
SU894726837A 1989-06-05 1989-06-05 Ultrasonic vibration indicator SU1679208A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894726837A SU1679208A1 (en) 1989-06-05 1989-06-05 Ultrasonic vibration indicator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894726837A SU1679208A1 (en) 1989-06-05 1989-06-05 Ultrasonic vibration indicator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1679208A1 true SU1679208A1 (en) 1991-09-23

Family

ID=21464734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894726837A SU1679208A1 (en) 1989-06-05 1989-06-05 Ultrasonic vibration indicator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1679208A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2472109C1 (en) * 2011-07-20 2013-01-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" Ultrasound phase interrupter vibrator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР Nfe 1048331, кл. G 01 Н 1/00, 1982. Авторское свидетельство СССР № 1272126, кл. G 01 Н 11/08, 1986. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2472109C1 (en) * 2011-07-20 2013-01-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" Ultrasound phase interrupter vibrator
RU2807421C1 (en) * 2023-08-21 2023-11-14 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук" (ИПФ РАН) Digital ultrasonic vibration parameter meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1679208A1 (en) Ultrasonic vibration indicator
SU1483251A1 (en) Ultrasonic phase meter of vibration movements
SU1048331A1 (en) Ultrasonic phase meter of vibro displacements
SU1018238A1 (en) Phase-sensitive voltage/number converter
SU1670464A1 (en) Method of determining dynamic characteristics of a linear mechanical system
SU1472769A1 (en) Device for diagnosing technical condition of a mechanism
SU1435968A1 (en) Pressure transducer
RU2661488C1 (en) Method of the distance measurement
RU2696668C1 (en) System for remote monitoring of state of threaded joints of building elements and structures
RU1839230C (en) Ultrasonic phase displacement meter
SU726649A1 (en) Piezoelectric device for measuring signal frequency components
SU525895A1 (en) Automatic Spectrum Analyzer
SU1705761A1 (en) Device for measuring wave-length in a waveguide
SU737884A1 (en) Device for measuring electrophysical characteristics of piezoceramic resonators
SU1715958A1 (en) Device for controlling extent of soil thickening
SU1272123A1 (en) Interferometer for measuring ultrasound absortion
SU1527493A1 (en) Ultrasonic device for measuring vibratory movement of object
SU666664A1 (en) Piezoelectric transducer
SU901893A1 (en) Plant for resonance frequency determination
SU792611A1 (en) Ultrasonic converter characteristic meter
SU1569697A1 (en) Installation for investigating non-resonance interaction of acoustic waves
RU1770732C (en) Displacement-to-code transducer
SU1037293A1 (en) Device for reading and measuring lengthy object geometrical parameters
SU414544A1 (en)
SU1411590A1 (en) Device for measuring increment in velocity of ultrasound propagation