измеритель вибрации

Формула изобретения

Измеритель вибрации, содержащий излучатель и координатный датчик двух координат X, Y, включающий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты и управляющий вход первого ключа, второй ключ, сигнальный вход которого подключен к соответствующему выходу делителя частоты, отличающийся тем, что в него введен датчик третьей координаты и два плоскопанельных дисплея, а в излучатель введены два светодиода белого свечения, оптические оси которых перпендикулярны друг другу, корпус излучателя закреплен на стойке с опорной подставкой, в нижней части которой расположен постоянный магнит и имеется соответствующий крепежный винт, входы светодиодов объединены и подключены к первому выходу делителя частоты, выполненный в корпусе координатный датчик двух координат X, Y содержит объектив, в фокальной плоскости которого расположена фоточувствительная сторона матрицы приборов с зарядовой инжекцией /ПЗИ/ с оптическим разрешением 1000·1000 пикселов, первый и второй шифраторы, первый и второй выходные регистры, первый и второй USB-порты, выходы которых являются первым /X/ и вторым /Y/ информационными выходами измерителя вибрации, первый и второй управляющие входы матрицы ПЗИ подключены соответственно к выходам первого и второго ключей, управляющие входы которых объединены и подключены к первому выходу /20 Гц/ делителя частоты, сигнальный вход первого ключа подключен к второму выходу /20 кГц/ делителя частоты, к третьему выходу /20 МГц/ которого подключен сигнальный вход второго ключа, выходы с первого по тысячный, представляющие координату X, подключены к одноименным с первого по тысячный входам первого шифратора, первый-десятый выходы которого подключены соответственно к входам первого-десятого разрядов первого выходного регистра, выход которого подключен к входу первого USB-порта, выходы матрицы ПЗИ с первого по тысячный, представляющие координату Y, подключены к одноименным с первого по тысячный входам второго шифратора, первый-десятый выходы которого подключены соответственно к входам первого-десятого разрядов второго выходного регистра, выход которого подключен к входу второго USB-порта, управляющие входы U_выд первого и второго шифраторов объединены и подключены к первому выходу делителя частоты, к третьему выходу которого подключены объединенные управляющие входы U_T первого и второго выходных регистров, первые первый-десятый входы первого плоскопанельного дисплея подключены соответственно к первому-десятому выходам первого шифратора, вторые первый-десятый входы первого плоскопанельного дисплея подключены соответственно к первому-десятому выходам второго шифратора, датчик третьей координаты Z, выполненный в отдельном корпусе, включает объектив, в фокальной плоскости которого расположена фоточувствительная сторона матрицы приборов с зарядовой инжекцией /ПЗИ/ с оптическим разрешением 1000·1000 пикселов, третий и четвертый шифраторы, третий выходной регистр и третий USB-порт, выход которого является третьим /Z/ информационным выходом измерителя вибрации, первый и второй управляющие входы матрицы ПЗИ подключены соответственно к выходам первого и второго ключей, выходы с первого по тысячный, представляющие координаты Z, подключены к одноименным первому-тысячному входам третьего шифратора, первый-десятый выходы которого подключены соответственно к входам первого-десятого разрядов третьего выходного регистра, выход которого подключен к входу третьего USB-порта, управляющий вход третьего выходного регистра подключен к третьему выходу /20 МГц/ делителя частоты, выходы с первого по тысячный, представляющие координаты Y, подключены к одноименным первому-тысячному входам четвертого шифратора, управляющие входы третьего и четвертого шифраторов объединены и подключены к первому выходу /20 Гц/ делителя частоты, первые первый-десятый информационные входы второго плоскопанельного дисплея подключены соответственно к первому-десятому выходам третьего шифратора, вторые первый-десятый информационные входы второго плоскопанельного дисплея подключены соответственно к первому-десятому выходам четвертого шифратора, плоскопанельные дисплеи идентичны, каждый содержит первый и второй дешифраторы, первый-десятый входы каждого являются информационными входами плоскопанельного дисплея, третий дешифратор, соответствующие входы которого подключены к соответствующим выходам первого и второго дешифраторов, блок импульсных усилителей из 10⁶ импульсных усилителей /1000·1000/, входы которых подключены к соответствующим выходам третьего дешифратора, и плоскопанельный экран, с первого по 10⁶ входы которого подключены к одноименным с первого по 10⁶ выходам блока импульсных усилителей, плоскопанельные экраны идентичны, каждый содержит матрицу из 10⁶ излучающих элементов /1000·1000/, выполненных в прозрачном материале экрана, имеющего перекрестие с наружной стороны, вход каждого излучающего элемента подключен к своему импульсному усилителю в блоке импульсных усилителей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров вибрации изделий и объектов. Прототипом принято "Устройство для измерения параметров вибрации" [1], содержащее отражающую пластину с двумя микроотражателями, координатный датчик двух координат X, Z в составе генератора тактовых импульсов, первого делителя частоты, блока спиральной развертки, источника светового излучения, передающей телевизионной трубки, объектива, первого распределителя импульсов, импульсного усилителя, второго делителя частоты, счетчика витков спиралей, два блока элементов И, схему обнуления, первый и второй блоки числовых значений, и включает измеритель перемещений по третьей координате Y в составе объектива, линейки световодов, блока фотоприемников, сдвигового регистра, трех ключей и счетчика импульсов. Координатный датчик измеряет и представляет в двоичном коде значения координат микроотражателей, изменяющиеся под воздействием вибрации в плоскости XOZ, а измеритель перемещений формирует координату Y. Недостатки прототипа: сложность получения координат микроотражателей А и В, недостаточная разрешающая способность /7 мкм по координате Y [1, c. 14], 12 мкм по X [1, c.8]/, отсутствие визуального контроля процесса измерения.

Цель изобретения - упрощение получения параметров вибрации, визуальное наблюдение процесса измерения, повышение разрешающей способности измерений.

Техническими результатами являются получение бесконтактных измерений параметров вибрации по одному излучателю с визуальным наблюдением процесса на двух плоскопанельных дисплеях и повышение точности измерений в 14 раз против прототипа .

Сущность изобретения в том, что в измеритель вибрации, содержащий излучатель и координатный датчик двух координат, вводятся датчик третьей координаты, два плоскопанельных дисплея и в излучатель два светодиода, оптические оси которых перпендикулярны друг другу. Структурная схема измерителя вибрации - на фиг.1, плоскопанельный дисплей - на фиг.2, излучатель - на фиг.3, принцип формирования координат - на фиг.4.

Измеритель вибрации включает /фиг.1/ выполненный в корпусе 1 координатный датчик 2 двух координат X, Y и выполненный в отдельном корпусе 3 датчик 4 третьей координаты Z. Координатный датчик 2 двух координат измеряет параметры вибрации по координатам X и Y /в плоскости ХОY/ и включает последовательно соединенные генератор 5 тактовых импульсов и делитель 6 частоты, первый 7 и второй 8 ключи, объектив 9, в фокальной плоскости которого расположена фоточувствительная сторона матрицы 10 приборов с зарядовой инжекцией /ПЗИ/ из КНОП-датчиков [2, c.832-833] c оптическим разрешением 1000×1000 пикселов, выходы с матрицы 10 с первого по тысячный, представляющие координаты X /число отсчетов в строке/, подключены к первому-тысячному входам первого шифратора 11, выходы с матрицы 10 с первого по тысячный, представляющие координаты Y /число строк в матрице/, подключены к первому-тысячному входам второго шифратора 12. Выходы первый-десятый шифраторов 11 и 12 подключены к первому-десятому входам соответственно первого 13 и второго 14 выходных регистров, выходы которых подключены к своим USB-портам 15, 16, выходы которых являются первым /X/ и вторым /Y/ информационными выходами измерителя вибрации.

Первый-десятый выходы шифраторов 11 и 12 подключены также к соответствующим входам первого плоскопанельного дисплея 17. Датчик 4 третьей координаты Z измеряет параметры вибрации по координате Z в плоскости YOZ и включает объектив 18, в фокальной плоскости которого расположена фоточувствительная сторона матрицы ПЗИ 19 с оптическим разрешением 1000×1000 пикселов. Выходы первый-тысячный, представляющие координаты Z /число отсчетов в строке/, подключены к первому-тысячному входам третьего шифратора 20, выходы первый-тысячный, представляющие координаты Y, подключены к первому-тысячному входам четвертого шифратора 21, первый-десятый выходы третьего шифратора 20 подключены к входам первого-десятого разрядов третьего выходного регистра 22 и к первому-десятому входам плоскопанельного дисплея 24, к вторым первому-десятому входам которого подключены первый-десятый выходы четвертого шифратора 21. Выход третьего выходного регистра 22 подключен к USB-порту 23, выход которого является третим информационным выходом измерителя вибрации. Первый и второй управляющие входы матриц ПЗИ 10 и 19 подключены соответственно к выходам первого и второго 7, 8 ключей, управляющие входы шифраторов 11, 12, 20, 21 объединены и подключены к первому выходу /20 Гц/ делителя частоты 6, управляющие входы U_т выходных регистров 13, 14, 22 объединены и подключены к третьему выходу /20 МГц/ делителя 6 частоты, второй выход которого подключен к сигнальному входу первого ключа 7.

Плоскопанельные дисплеи 17, 24 идентичны, каждый содержит /фиг.2/ первый дешифратор 25, второй дешифратор 26, третий дешифратор 27, входы которого подключены к соответствующим выходам дешифраторов 25, 26, блок 28 импульсных усилителей из 10⁶ импульсных усилителей /1000×1000/, входы которых подключены к соответствующим выходам третьего дешифратора 27, и плоскопанельный экран 29, представляющий собой матрицу из излучающих элементов 1000×1000, выполненных в прозрачном материале экрана 29 методом микроэлектронной технологии. Каждый излучающий элемент является миниатюрным светодиодом белого свечения диаметром 0,5 мм, в качестве которых применяются светодиоды OLEД [3, с.7-8]. Частота генератора 5 составляет: f_ТИ=20 Гц × 1000 × 1000=20 МГц,

где Y=20 Гц - частота выдачи результатов из шифраторов 11, 12, 20, 1000 - число строк в матрице, 1000 - число отсчетов в строке. Частота строк f_стр=20 Гц × 1000=20 кГц.

В измеритель вибрации входит излучатель 30 /фиг.3/, в корпусе которого расположены первый и второй импульсные светодиоды белого свечения, оптические оси которых перпендикулярны друг другу. Корпус излучателя 30 закреплен на стойке 31 с подставкой 32, в нижней части которой расположен постоянный магнит и имеется соответствующий крепежный винт 33, используемый для крепления подставки 32 к поверхности проверяемого изделия. Шифраторы 11, 12, 20, 21 идентичны, преобразуют сигналы с пикселов матриц в десятиразрядные двоичные коды, которые с шифраторов поступают в выходные регистры 13, 14, 22 в параллельном виде, а тактовые импульсы 20 МГц выдают из них коды в последовательном виде в USВ-порты соответственно 15, 16, 23, параллельно коды с шифраторов 11, 12 поступают в первый плоскопанельный дисплей 17, с шифраторов 20, 21 во второй дисплей 24, которые с частотой 20 Гц отображают процессы вибрации на экранах 29.

Работа измерителя вибрации.

Перед измерением вибрации излучатель 30 ставится на проверяемую поверхность изделия, закрепляется на нем магнитом /или крепежным винтом/ опорной подставки, к USB-портам подключаются соответствующие линии связи или модули флэш-памяти для регистрации результатов. Включается питание прибора: на экранах 29 дисплеев появляются изображения светящейся точки излучателя, оператор перемещением и поворотом корпусов 1, 3 датчика 2 двух координат и датчика 4 третьей координаты вводит на экранах 29 светящуюся точку в центр перекрестия экрана. Изделие включается в работу. Импульсы частоты 20 Гц открывают ключи 7, 8: запитываются светодиоды в излучателе 30, на первые входы матриц ПЗИ 10, 19 поступают импульсы 20 кГц частоты строк, на вторые входы поступают импульсы 20 МГц считывания сигналов пикселов. Сигнал с пиксела поступает на два шифратора 11, 12 с матрицы 10 и на два шифратора 20, 21 с матрицы ПЗИ 19. Шифраторы выдают 10-ти разрядные коды облученного пиксела координаты X, Y, Z в выходные регистры 13, 14, 22 и параллельно в плоскопанельные дисплеи 17, 24. С выходов выходных регистров 13, 14, 22 коды в последовательном виде поступают в свои USB-порты 15, 16, 23, с них на регистрацию в линии связи или во флэш-памяти. Разрешающая способность измерений задается размерами пиксела в матрицах ПЗИ, которые от 0,5 мкм и менее [2, с.832 нижняя строка], погрешность измерения составляет ±0,25 мкм. Измеритель вибрации выполняет бесконтактные измерения параметров вибрации по трем координатам X, Y, Z синхронно с наблюдением процесса оператором на экранах 29 и выдачу результатов измерений в реальном масштабе времени на регистрацию, погрешность измерений ±0,25 мкм, меньше в 14 раз против прототипа может использоваться для разовых и непрерывных измерений, приборы, расставленные в соответствующих местах тела платины гидроэлектростанции, дадут информацию для оценки ее состояния.

Использованные источники.

1. Автор. свид. № 1783318 A1, кл. G01H 17/00, бюл. № 47, 1992, прототип.

2. Колесниченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства PC. 5-е изд., СПб., 2004, с.832-833.

3. "Радио" № 6, 2008, с.7-8.