Дипломная работа: Электронный измеритель амплитуды УЗ-вибраций

Электродинамические датчики пригодны для измерения амплитуд смещений и деформаций по длине волноводов, изготовленных из неферромагнитных материалов. В ферромагнитных материалах наряду с электродвижущей силой, обусловленной вихревыми токами, в катушке датчика возникает электродвижущая сила из-за обратного магнитострикционного эффекта, что искажает показания датчика.

Недостатком датчиков такого типа также является то, что их чувствительность сильно зависит от величины зазора. Всё это в некотором отношении ограничивает применение электродинамических датчиков.

Для измерения амплитуд смещений и деформаций с успехом могут быть использованы специальные тензодатчики. Эти датчики размером 3×3 мм² изготавливали из проволоки сплава ТД-ИМ23ХЮ диаметром 40 мкм в виде плоской пружины. Пружину помещали между двумя листами бумаги размером 5×5 мм² . Изготовленные таким образом тензодатчики наклеивали на поверхность волновода клеем БФ и отжигали в печи по следующему режиму: через каждые два часа температуру отжига от 90°C повышали на 20°С. Сопротивление тензодатчика измеряли по мостовой схеме.

При измерениях тензодатчики наклеивали в середине полуволнового стержня, где амплитуда деформаций определяется согласно выражению

. (1.8)

Градуировка датчиков была линейной вплоть до амплитуд x_m0 = 40 мкм, т.е. они, могут быть использованы для измерений e_m при больших мощностях звука.

Разработан лазерный доплеровский измеритель (ЛДИ-01) , который позволяет проводить регистрацию и измерение параметров механических колебаний (вибраций) самых разнообразных объектов, деталей и поверхностей:

- измерение осевых и поперечных механических колебаний вращающихся объектов (валов двигателей, станков и т.д.);

- определение и контроль амплитуд колебаний ультразвуковых излучателей различного назначения;

- исследование механических колебаний хрупких и легких конструкций (мембраны, зеркала, оптика);

- изучение вибраций весьма малых участков поверхности в различных направлениях и получение поточечного вибропортрета.

Дистанционный бесконтактный метод измерения механических колебаний, используемый в ЛДИ-01, удовлетворяет требованиям современной промышленности, предъявляемым к данного рода измерениям.

Прибор не требует специальных знаний и дополнительного оборудования при работе с лазерным излучателем, что обеспечивает удобство и надежность в эксплуатации.

В ЛДИ-01 предусмотрен аналоговый выход для подключения осциллографа, анализатора спектра и других приборов, позволяющих получить дополнительную информацию об объекте (тип и устойчивость колебаний, паразитные биения и т.п.).

Достоинством данного прибора является высокая точность измерений, которая гарантируется сравнением вибрационного перемещения с длинной световой волны когерентного источника. Прибор, при необходимости, может измерять колебания сверхмалых амплитуд (от 10 нм до 0,3 мкм).

Недостатком является сложность конструкции прибора и высокая стоимость.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.

Измерение на расстоянии:

- при использовании световозвращающего элемента (покрытия), м 0,1-10

- от диффузно отражающей поверхности, м 0,1-3

Максимальная виброскорость, м/с 1,0

Диапазон амплитуд, мкм 0,3-10

Частотный диапазон, Гц 10-10

Мощность лазерного излучателя, мВт 0,5

Абсолютная погрешность измерения, мкм 0,1

2 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Для разработки конструкции и технологии изготовления, какого-либо устройства необходимо проанализировать основные требования к нему и условиям его эксплуатации. По результатам этого анализа можно определить порядок проектирования, перечень необходимых расчетов, заранее предусмотреть наиболее существенные конструктивные решения.

Анализ пунктов технического задания может быть произведен в следующей последовательности:

1) анализ возможности применения той или иной элементной базы для построения устройства с целью обеспечения выполнения им заданных функций;