[发明专利]高频振动物的振幅测量方法及其振幅测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量方法及其装置，尤其涉及一种高频振动物的振幅测量方法及其振幅测量装置。

背景技术

超声波振动的振幅(超声波振动物的位移量)是超声波设备的关键指标之一。超声波振动的振幅直接代表了超声波输出能量的大小，也关系到相关材料的强度和整机的使用寿命。因为超声波频率高于10KHz，振幅小于300μm，故很难测量。一般用激光测振仪进行测量，如中国专利文献99251921.7公开了一种“激光激振测振仪”，它包括产生调制激振光束的激振光源和产生光强恒定测振光束的测振光源、光纤合波器、合束光纤、光电探测器、光纤复用器和端面对准被测样品并具有正弦相位调制的光纤探头。测振光束射到被测样品表面反射返回的光束和光纤探头端面反射返回的光束产生干涉，由此可测得振动幅度。但这种测量设备结构复杂笨重，成本又太高，难以普遍应用。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种方法及结构简单、成本不高、便于普遍应用的高频振动物的振幅测量方法及其振幅测量装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：高频振动物的振幅测量方法包括下列步骤：(1)在被测物未起振时，将与测量运动机构相连的检测头顶住被测物，并且检测头所指的方向与被测物的振动方向一致，调节与测量运动机构相连的显示装置使之显示零值，所述的测量运动机构和检测头组成的测量系统的响应频率远低于高频振动频率；(2)启动被测物使之作高频振动，检测头受被测物的推动往里缩并停留在一个位置，这时显示装置得到一个示值f，示值f即为被测物作高频振动的单边振幅的最大值，F＝2f为被测物作高频振动的振幅的峰峰值，P＝0.707F是双向振幅的有效值。

对于往复简谐振动的物体，它有一个明显的特征，就是振动(位移)是围绕着一个平衡点展开的。首先被测振动物体向正方向移动距离V，然后反向回缩到零位，并继续向负方向移动距离V，再回缩到零位后，继续向正方向移动距离V，如此往复。利用简谐振动的这个特性，我们完全可以只测量它的单方向振幅(位移量)，再加倍，就是它的实际振幅。当被测物作高频振动靠向检测头时，检测头受推动向里缩进，直到被推到最远点，检测头移动的距离也就是被测物作高频振动的单向振幅。当被测物振动到最远点后向回运动时，因检测头共振频率为低固有振动频率，比被测物的共振频率至少低2个数量级，且机械的质因素Qm值也低，故检测头也会往回运动，但检测头的运动速度会大大低于被测物的运动速度，因此，当检测头刚开始往回运动时，被测物已经回头第二次来顶住检测头，将检测头又推动到最远点。从宏观上看，在检测头上我们得到的是一个稳定准确的单向(半波)位移信号f，该位移信号f可通过机械传动的方式用指针指示式显示装置显示出来，也可通过光栅转换等方式，用数字显示的显示装置直观地显示出来。由f通过公式F＝2f、P＝0.707F分别可得到被测物作高频振动的振幅的峰峰值、双向有效值。在通常情况下，当我们要测量一个变化的物理量时，传感器测试仪表的响应速度应高于或至少同步于物理量的变化速度，若响应滞后就会带来测试误差。而使用上述测量方法，就可大大简化传感器的设计，这样的测试原理，完全绕开了对高频传感器的苛刻要求，传感器测试仪表的响应速度越慢，测试结果反而越准。

作为优选，所述的检测头随作高频振动的被测物缩至一个位置后，不再跟随继续作高频振动的被测物作来回往复运动，而是保持在这个位置不动。

作为优选，所述的由测量运动机构和检测头组成的测量系统的响应频率低于1500Hz，所述的显示装置的精度为0.0005～0.01mm。确保测量结果更精确。

用于高频振动物的振幅测量方法的振幅测量装置，包括支架和安装于支架上的由测量运动机构和检测头连接组成的测量系统，所述的测量运动机构又与显示装置相连，所述的检测头所指的方向与被测物的振动方向一致。被测物未启振时，检测头顶住被测物，检测头所处的位置为被测物振动的平衡位置，调节显示装置使之显示零值；被测物启振，推动检测头往里缩，检测头会保持在一个最里位置，这时显示装置给出一个示值，该示值就是被测物高频振动的单向(半波)位移信号f，由公式F＝2f、P＝0.707F分别可得到被测物高频振动的振幅的峰峰值、双向有效值。

作为优选，所述的支架上设有与所述的检测头平行的立柱，所述的立柱穿设于基座上，基座上通过螺纹连接有一个螺钉，所述的螺钉的钉尾顶住所述的立柱的侧面。拧松螺钉，立柱可来回活动，改变支架位置，从而改变检测头的位置，调整好检测头到需要的位置，再拧紧螺钉。该螺钉是检测头的快调旋钮，便于在被测物未启振时将检测头调到顶住被测物的位置。