ГОСТ ISO 16063-41-2014
На рисунках 8 и 9 показана схема обработки доплеровского сигнала, применяемая в серийно
выпускаемых ЭЛВ.
Метод синус-аппроксимации (см. также ISO 16063-11), достаточно полно описан в литературе
(см., например, {15] и [16]).
В настоящее время метод синус-аппроксимации (SAM) реализован в трех вариантах: с
использованием гомодинных квадратурных сигналов (SAM1), с использованием гетеродинных
сигналов (SAM2) и с использованием измерений временных интервалов (SAM3).
Целью синус-аппроксимации является измерение амплитуды и начальной фазы шести
параметров вибрации, благодаря чему получают значения модуля и фазового сдвига датчиков
вибрации и средств измерений вибрации (см. [16] и [17]). На рисунке 10 показан вариант схемы
реализации SAM2, в которой устройством регистрации после поступления на его вход опорного
сигнала и сигнала со сдвинутой частотой генерируются цифровые квадратурные сигналы.
На рисунке 1 показан пример измерительной системы для калибровки лазерного виброметра с
цифровым выходным сигналом (например. ЭЛВ), где лазерный оптический преобразователь входит в
состав как ЭЛВ. так и калибруемого виброметра (см. [18]). Эталонным преобразователем служит
модифицированный интерферометр Маха-Цандера, цифровой сигнал скорости на выходе которого
имеет вид
vdig(mTa) = S f/V ^ im T a
+ Д П
= S Nv/thvx(mTu).
(В.4)
где
Та -
период цикла;
Д Г - постоянная задержка времени, зависящая от диапазона измерений;
5 Л - комплексный коэффициент преобразования виброметра.
Для формирования выборки из аналоговых сигналов в двух измерительных каналах
используется один и тот же тактовый генератор, что обеспечивает синхронизацию выборок,
необходимую для измерения фазы. Оцифрованный сигнал скорости является бинарным
кодированным сигналом. Алгоритм синус-аппроксимации, примененный к выходному сигналу
[формула (В.4)], позволяет определить модуль и фазу сигнала скорости. (Для аналогового сигнала
алгоритм обработки будет тем же.) Если скорость вибрации известна, то модуль ускорения получают
умножением ее на угловую частоту
со,
а фазовый угол - прибавлением 90°. Неопределенность
измерения частоты учитывается посредством отдельного корректирующего коэффициента.
Пример
-
Период цикла Та соответствует частоте 96 кГц. Оцифрованный сигнал
скорости может быть представлен 24-битным числом с диапазоном измерений 20 мм/с, 100
мм/с или 500 мм/с, что соответствует (по младшему разряду) максимальной разрешающей
способности 2,38 нм/с. Это означает, что при условии выбора оптимального диапазона
измерений и при достаточно большой амплитуде возбуждающего сигнала погрешность
квантования выборки будет пренебрежимо мала.
Прослеживаемость эталонного виброметра к национальному эталону обеспечивается путем
прямого сравнения с соответствующим национальным эталоном в национальном метрологическом
институте (см. [28], приложение С).
1
В.2Методсинус-аппроксимациисиспользованиемизмеренийвременных
интервалов
Для реализации метода SAM3. в противоположность SAM1 и SAM2, необходим только один
(гетеродинный) сигнал интерферометра (см. [7]). Метод основан на процессе преобразования
скорости вибрирующей поверхности v(f) в пропорциональный сдвиг чистоты Д
f D
(доплеровская
частота) выходного сигнала интерферометра (см. рисунок В.1). Параметр
t
представляет собой
момент времени, в который происходит пересечение оси абсцисс сигналом интерферометра
(/ = ,
2
,п).
На основе ряда временных интервалов Д/ = -/,•, / = 1, 2 ,
N
, между
последовательными пересечениями нуля гетеродинным сигналом интерферометра вычисляют
значения ряда мгновенных частот Д
f
(/ *) по формуле
Д / ( ’* ) = — — ,(В .5)
Д)
32