Использование бесконтактных методов контроля угловых скоростей обусловлено теми случаями, когда мощность объекта контроля мала и подключение даже очень маломощного потребителя в виде тахометра, работающего контактным методом, может вызвать перегрузку и искажение контролируемой скорости. Из числа тахометров, работающих бесконтактным методом можно выделить электрические импульсные и стробоскопические тахометры.Электрические счетно-импульсные тахометры.Блок-схема счетно-импульсного тахометра приведена на рис.1.Хронизатор представляет собой генератор импульсов стабилизированной частоты, выдающий импульсы с интервалами в 1 и 2 секунды, с большой точностью. Следует иметь в виду, что точность работы тахометра определяется точностью хронизатора, в связи с чем в нем применен эталонный генератор с кварцевым стабилизатором частоты. Высокая выходная частота генератора
Рис.1.
(10кГц и более) понижается частота до 1 или 0,5 Гц. Импульсы генератора подаются в управляющий блок. В этот же блок через усилитель поступают импульсы от датчика импульсов, в данном случае от фотоэлектрического модулятора. Управляющая схема пропускает в индикаторный блок импульсы от фотоэлектрического модулятора в течение интервала между двумя импульсами хронизатора (1 или 2 секунды). В индикаторном блоке производится счет и показывается число импульсов датчика. Максимальная допустимая частота импульсов датчика в одном из тахометров этого типа составляет 20000 в секунду, что ограничено быстродействием индикаторного блока. По истечении периода счета управляющая схема запирает индикаторный блок, и полученное показание тахометра сохраняется в течение установленного времени от 5 до 15с., после чего управляющая схема сбрасывает отсчет и приводит индикаторный блок в готовность к новому счету, который начинается после получения ближайшего импульса хронизатора. Точность счетно-импульсного тахометра высока; она соответствует точности счета импульсов ±1 импульс в секунду. С помощью тахометра можно измерять скорости до 40000об/мин, а с внешней декадной ступенью до 400000об/мин. Счетно-импульсный тахометр является стационарным прибором, предназначенным главным образом для целей исследования и испытания машин. Схема прибора довольно сложна и его стоимость высока.В качестве датчиков импульсов могут служить фотоэлектрические, емкостные, радиоактивные и другие
Работа стробоскопических тахометров основывается на эффекте кажущейся остановки вращения вала. Для получения ее периодически прерывают световой поток от вращающегося вала или предмета к глазу оператора. Частота перерывов при этом задается такой, чтобы в каждом импульсе были видны одинаковые фазы вращения предмета, а длительность перерывов между смежными импульсами не превышала времени, в течение которого может полностью исчезнуть зрительное восприятие импульса. При повторении импульсов остатки зрительных восприятий одинаковых фаз вращения сливаются в картину кажущейся неподвижности предмета или вала.
Стробоскопический эффект неподвижности, возникающий при равенстве частоты следования импульсов имп/с скорости вращения вала n об/с, т.е. при, называется основсинхронизмом
Эффективность применения стробоскопических тахометров зависит от четкости наблюдаемой фигуры, от соотношения между интенсивностью световых вспышек и постоянной освещенностью объекта. Это соотношение определяется контрольной чувствительностью глаза, которая, в частности, зависит от частоты повторения и интенсивности вспышек.
Точность стробоскопического метода зависит в основном от точности задания и поддержания частоты следования зрительных импульсов. Большой точностью обладают электронные строботахометры с импульсными лампами, питаемыми от специальных, чаще всего релаксационных генераторов со ступенчатым и плавным изменением частоты. Например, стробоскопический тахометр СТ-5 предназначен для точных измерений скоростей вращения или колебаний движущихся деталей машин и аппаратов, а также для изучения особенностей их движения, и работы. Включение строботахометра производится выключением с надписью "сеть", при этом должны загореться лампочки подсветки шкалы.
Главное достоинство строботахометра – возможность измерения скорости без контакта с объектом измерения, что, с одной стороны, позволяет измерять скорость видимых, но труднодоступных объектов, а с другой стороны, позволяет измерять скорость маломощных объектов без всякого силового воздействия на них со стороны прибора.
Лазерные виброметры
Лазерная виброметрия – современный, качественно новый уровень измерения параметров механических колебаний объектов. Уникальные физические особенности лазерных методов определяют многие их достоинства. Это возможность дистанционного бесконтактного измерения вибрации и отсутствие влияния на резонансные свойства объектов, в том числе микроскопических размеров; возможность измерений без предварительной подготовки поверхности объекта и оперативное измерение вибраций в различных точках объекта в опасной для персонала зоне (химически агрессивной, с высокой температурой, радиацией и т.д.). Свое место лазерные виброметры находят в различных областях науки, промышленности, а также в медицинских применениях. Вот некоторые примеры использования лазерных доплеровских виброметров (ЛДВ) Авиакосмическое – ЛДВ в этом случае являются инструментами не вызывающей разрушений диагностики компонент летательного аппарата;
Акустическое – ЛДВ – стандартные инструменты акустической системы, которые также помогают диагностировать и настраивать музыкальные инструменты; Автомеханическо е – ЛДВ активно используются во многих автомеханических Биологическое – ЛДВ используются для диагностики слухового аппарата в медицине, Калибровка – С тех пор как ЛДВ измеряют смещения, калибруемые до длины волны света, они часто используются для калибровки других типов преобразователей; Диагностика ж есткого диска – ЛДВ широко применяются для диагностики жестких дисков преимущественно для позиционирования головки; Детектирование наличия мин – ЛДВ показали многообещающие результаты в сфере определения положения спрятанных мин. Методика использует аудио источник такой, как акустическую систему, чтобы взволновать землю и заставить ее колебаться в очень малых пределах. Затем ЛДВ измеряет эти колебания земли, и области поверхности над спрятанной миной показывают повышенный уровень вибрскорости на резонансной частоте пустой породы.[ 1Первый отечественный портативный лазерный виброметр повышенной чувствительности разработал ФГУП ННИПИ "Кварц" [2]. В 2007 году после проведения государственных испытаний прибор включен в Государственный реестр средств измерений Российской Федерации. Лазерный виброметр предназначен в первую очередь для дистанционного измерения виброскорости исследуемого объекта или его части в пределах от 0,01 до 50 мм/с на виброчастотах от 80 Гц до 11 кГц с возможностью расширения диапазона виброчастот в сторону низких частот до 10 Гц. Измерительная дистанция от лазерного виброметра до испытуемого объекта составляет от 1,5 до 10 м и более. Напряжение питания виброметра – 12 В постоянного тока от переносной аккумуляторной батареи или от источника питания, подключаемого к сети переменного тока 220 В (50 Гц). Потребляемая мощность – 15–20 Вт (в зависимости от режима работы). Принцип работы лазерного виброметра основан на доплеровском сдвиге частоты оптического (лазерного) излучения, отраженного от движущегося объекта
В этом случае применяют метод оптического гетеродинирования отраженного от объекта слабого оптического сигнала на основе двухлучевой интерференционной оптической схемы с последующим формированием квадратурных компонент электрического сигнала фотодетекторами балансного типа. Микропроцессоры, входящие в состав лазерного виброметра, производят цифровую обработку и анализ вибрационных сигналов. Результаты в виде спектрограмм или осциллограмм отображаются на экране внешнего компьютера, подключенного через каналы RS-232 или USB, разъемы которых размещены на панели управления прибора. Измерение параметров сигнала проводится при помощи подвижного маркера на экране дисплея.
В состав портативного лазерного виброметра входит карманный персональный компьютер (КПК). Он в графическом виде отображает результаты измерений на дисплее; управления режимами работы лазерного виброметра через виртуальную панель управления, в том числе режимами обработки сигнала и отображения его во временной (осциллограф) или в частотной (анализатор спектра) областях; выбирает пределы амплитудных измерений и длительности развертки в режиме осциллографа, а также частотную полосу обзора в режиме анализатора спектра и число усреднений реализаций спектров от 1 до 256; выполняет функцию установки линейного или логарифмического масштабов в режиме анализатора спектра и в режиме записи результатов измерений на флэш-карту в формате, выбранном оператором и с возможностью последующего воспроизведения на другом компьютере. Разработано программное обеспечение, которое позволяет управлять всеми перечисленными функциями и режимами при помощи стандартных компьютеров по каналам RS-232 или USB, что дает возможность включать лазерный виброметр в автоматизированные измерительные системы. В состав лазерного виброметра входят оптическая система, формирующая квадратурные составляющие доплеровского сигнала, и электронная система
