izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-9-36-42izmertech-1836Research ArticleМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯMECHANICAL MEASUREMENTSСовершенствование и перспективы применения методов калибровки оптоэлектронного сенсора виброперемещенийImprovement and possibilities of application of calibration methods for optoelectronic vibration displacement sensorВаржицкийЛ. А.VarzihtskiL. A.

Самара

Leonid A. Varzihtski

Samara

avarj1950@gmail.comЧертыковцеваН. В.ChertykovtsevaN. V.

Самара

Natalia V. Chertykovtseva

Samara

chertykovtseva@samgups.ruТарасовЕ. М.TarasovE. M.

Самара

Evgenii M. Tarasov

Samara

tarasov53em@yandex.ruСамарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. КоролеваРоссияSamara National Research University named after S. P. KorolevRussian FederationСамарский государственный университет путей сообщенияРоссияSamara State Transport UniversityRussian Federation202017072023093642Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1836

Рассмотрены бесконтактные средства измерений параметров колебаний различных изделий. Выполнено сравнение характеристик бесконтактных сенсоров для измерения перемещений, деформаций и параметров вибрации, принципы работы которых имеют разную физическую природу. В рамках модели диффузно-зеркального отражения обоснована эффективность использования оптронов для разработки бесконтактных сенсоров виброперемещений. Сформулированы актуальные задачи исследования и разработки сенсоров, использующих отражённое от поверхности контролируемого объекта ближнее инфракрасное излучение. Предложена методика исследования, основанная на современных алгоритмах и средствах цифровой обработки вибросигналов. Рассмотрены трудности исследования метрологических характеристик сенсоров в широком динамическом и частотном диапазонах с помощью электродинамических вибростендов. Приведены результаты натурного исследования основных метрологических характеристик опытного образца оптоэлектронного сенсора, обеспечивающего измерение перемещений с амплитудой до 5 мм в частотном диапазоне 0–3000 Гц. Приведены результаты анализа амплитудно-частотной характеристики сенсора в диапазоне 5–3000 Гц, полученные с помощью двух дисков, изготовленных на 3D-принтере. Приведены преимущества и недостатки бесконтактных сенсоров на основе оптронов инфракрасного излучения.

The characteristics of non-contact sensors for measuring displacements, deformations, and vibration parameters using processes of various physical nature are compared. Within the framework of the diffuse-mirror reflection model, the efficiency of using optocouplers for developing non-contact vibration displacement sensors is substantiated. The urgent tasks of research and development of sensors using near infrared radiation reflected from the surface of the controlled object are formulated. The research technique based on modern algorithms and means of digital processing of vibrosignals is given. The difficulties of studying the metrological characteristics of sensors in a wide dynamic and frequency ranges using electrodynamic vibration stands are considered. The results of a full-scale study of the basic metrological characteristics of a prototype optoelectronic sensor providing measurements of displacements with an amplitude of up to 5 mm in the frequency range from 0 to 3 kHz are presented. The results of analysis of the amplitude-frequency characteristics of the sensor in the range from 5 Hz to 3 kHz, obtained using two disks made on a 3D printer, are presented. The advantages and disadvantages of non-contact sensors based on infrared optocouplers are given.

сенсорвиброперемещениеоптронпогрешностьнелинейностькалибровка.sensorvibration displacementoptocouplererrornonlinearitycalibration.ReferencesLambert J. H., Photometria sive de mensura et gradibus luminus, colorum et umbrae, Augsburg, Eberhard Klett, 1760.. Lambert J. H., Photometria sive de mensura et gradibus luminus, colorum et umbrae, Augsburg, Eberhard Klett, 1760.Кошелев Е. М., Бородулин В. П., Замбржицкий А. П., Пузанов А. А. Диффузное отражение света от шероховатых поверхностей // Вестник МГУ. Сер. Физика, Астрономия. 1976. Т. 18. № 5. С. 25–34.Koshelev E. M. et al., Vestnik MGU. Ser. Fizika, Astronomiya, 1976, vol. 18, no. 5, pp. 25–34 (in Russian).Олейник В. И., Шмаров В. Н. Некоторые вопросы отражения лазерного излучения от шероховатых металлических поверхностей // Системы обработки информации. 2005. Вып. 3 (43).Oleynik V. I., Shmarov V. N., Sistemy obrabotki informacii, 2005, vol. 3 (43) (in Russian).Naplekov D. M., Tur A. V., Yanovsky V. V., Phys. Rev. E, 2013, vol. 87, р. 042901. https://doi.org/10.18500/0869-6632-2014-22-4-55-65Naplekov D. M., Tur A. V., Yanovsky V. V., Phys. Rev. E, 2013, vol. 87, р. 042901. https://doi.org/10.18500/0869-6632-2014-22-4-55-65Джон Вильям Стрэтт Рэлей. Теория звука: Пер. с англ. П. Н. Успенского, С. А. Каменецкого / Под общей ред. С. М. Рытова, К. Ф. Теодорчика. М., Л.: Гостехтеоретиздат, 1940–1944.John William Strutt Rayleigh, The theory of Sound, London, Macmillan and Co., 1877.Ладьянов В. И., Старостин С. П., Карбань О. В. и др. Микро- и наноструктура поверхности и катодная ёмкость алюминиевой фольги на последовательных стадиях травления // Химическая физика и мезоскопия. 2016. Т. 18. № 3. С. 421–427.Ladianov V. I., Starostin O. V., Karban S. P. et al., Himicheskaya fi zika i mezoskopiya, 2016, vol. 18, no. 3, pp. 421–427 (in Russian).Ming Yang, Measurement, 2015, vol. 69, рр. 81–86. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2015.02.014Ming Yang, Measurement, 2015, vol. 69, рр. 81–86. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2015.02.014Joseph Du Carme, Advances in Productive, Safe, and Responsible Coal Mining, 2019, рр. 101–119. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-101288-8.00003-1Joseph Du Carme, Advances in Productive, Safe, and Responsible Coal Mining, 2019, рр. 101–119. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-101288-8.00003-1Wen Chin Foo, Effendi Widjaja, Yuet Mei Khong, Rajeev Gokhale, Sui Yung Chan, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2018, vol. 150, рр. 191–198. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2017.11.068Wen Chin Foo, Effendi Widjaja, Yuet Mei Khong, Rajeev Gokhale, Sui Yung Chan, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2018, vol. 150, рр. 191–198. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2017.11.068Kaveh Barri, Behnam Jahangiri, Omid Davami, William G. Buttlar, Amir H. Alavi, Measurement, 2020, vol. 151, р. 107212. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.107212Kaveh Barri, Behnam Jahangiri, Omid Davami, William G. Buttlar, Amir H. Alavi, Measurement, 2020, vol. 151, р. 107212. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.107212ВаржицкийЛ. А., Чертыковцева Н. В. Численные и натурные методы исследования погрешностей измерения частотных характеристик виброизоляторов // Измерительная техника. 2019. № 7. С. 44–48. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2019-7-44-48Varzhitskii L. A., Chertykovtseva N. V., Measurement Techniques, 2019, vol. 62, no. 7, pp. 622–628. https://doi.org/10.1007/s11018-019-01669-z

The authors declare that there are no conflicts of interest present.