ГОСТ ISO 16063-41-2014
Примечание - Если калибровки ограничены максимальной частотой, которая меньше 50 кГц,
используемая максимальная частота калибровки является достаточной.
Устройство детектирования нуля (не является необходимым при использовании анализатора
спектра) должно иметь диапазон частот от 800 Гц до 10 кГц. Динамический диапазон устройства
должен быть достаточным для детектирования выходного шума полосового фильтра.
5.6.4Аппаратура для синус-аппроксимации (метод 3)
Декодирование допплеровского сигнала в соответствии с методом 3 осуществляют путем
вычисления интерференционного фазового угла через функцию арктангенса. Для этого необходимы
два квадратурных сигнала вида м((/) = t/| cos^w (/) и И г(, ) =:^ 2 8’п*\,ад(О - Синхронизированная
выборкаи,(/)им ,(/)позволяет получить последовательность данных для цифрового
декодирования и выделения параметров движения .т(/), ф ) и
a(t).
Пример схемы обработки
входных аналоговых квадратурных сигналов приводен на рисунке 8.
В случае гомодинного интерферометра квадратурные сигналы теоретически могут подаваться
непосредственно на синхронизированные аналогово-цифровые преобразователи. На практике
необходимо использовать дополнительные средства для стабилизации амплитуды и ограничения
ширины полосы, так как искажения формы волны квадратурных сигналов непосредственно влияют на
неопределенность измерения, особенно при амплитудах вибрации в нанометровом диапазоне. По
этимсоображениямчасто предпочтительнееиспользоватьгетеродинныеинтерферометры,
поскольку информация, закодированная в сигнале с высокочастотной несущей, менее чувствительна к
искажениям.
Если используется гетеродинный интерферометр, то с него снимают один выходной сигнал с
высокочастотным заполнением, который преобразуют в два квадратурных сигнала посредством
аналоговой цепи, изображенной на рисунке 9. с последующей обработкой квадратурных сигналов, как
показано на рисунке 8. Процесс преобразования входного сигнала может быть выполнен также в
цифровом виде. Данная технология является наилучшей для получения двух неискаженных
квадратурных сигналов для числового декодирования исходного доплеровского сигнала.
Схема, в которой сочетаются аналоговое преобразование частоты с цифровым синтезом
квадратурного сигнала для получения сигнала гетеродинного интерферометра, показана на рисунке 10.
Выходной сигнал фотодетектора и управляющий сигнал кварцевого генератора, используемый для
изменения частоты излучения с помощью ячейки Брэгга и формирования несущей сигнала с
фотодетектора, умножаются каждый на сигнал синтезирующего генератора для понижения частоты
несущей так. чтобы она соответствовала ширине полосы пропускания устройства регистрации,
используемогодляаналого-цифровогопреобразования.Указаннаяпроцедураневносит
дополнительной неопределенности измерения в отношении доплеровского сигнала. Далее в
цифровом виде по двум каналам преобразования осуществляется умножение выходного сигнала
устройства регистрации соответственно на синусную и косинусную составляющие опорного сигнала,
что после низкочастотной фильтрации позволяет получить цифровые последовательности для двух
квадратурных сигналов Н|(/, ) и i/2(//).
Разрешающая способность по амплитуде, частота выборки и линейность аналогово-цифрового
преобразованиядолжныбытьдостаточнымидляпроведениякалибровкисзаданной
неопределенностью измерения в требуемых диапазонах амплитуды и частоты. Для квадратурных
сигналов 8-битной записи достаточно для достижения разрешающей способности по перемещению в
субнанометровом диапазоне. Необходимо, чтобы частота выборки была, по крайней мере, в два раза
выше мгновенной частоты сигнала в точке, соответствующей максимальной скорости вибрации.
Объем памяти должен быть достаточным для хранения, по крайней мере, одного периода сигнала
вибрации при самой низкой частоте калибровки.
При фиксированной амплитуде ускорения с уменьшением частоты вибрации увеличивается
амплитуда перемещения, что требует увеличения частоты выборки и большего объема памяти. Для
калибровки лазерного виброметра на частоте вибрации 1 Гц при амплитуде ускорения 0,1 м/с2,
требуется более 4 Мбайт памяти, а частота выборки должна превышать 512 кГц.
Для аналогового выходного сигнала калибруемого объекта может быть использован отдельный
канал приема. В любом случае запись сигналов должна начинаться и заканчиваться в одно и то же
время и обеспечивать точность, которая удовлетворяла бы требованиям по неопределенности
раздела 4. Если должна быть выполнена калибровка по фазе, то необходимы дополнительные
технические средства для синхронизации выборок для ЭЛВ и калибруемого виброметра.
5.7Требования к эталонному лазерному виброметру
5.7.1Общие требования
Серийно выпускаемые ЭЛВ полностью или частично выполняют процесс преобразования
9