关键词 可调频闪仪 振动 高速旋转构件
０ 引 言
可调频闪仪是能够使作振动、高速旋转或周期运动构件变成“静止不动”构件的一种光学测
量装置。若适当调节仪器的闪光频率，使其等于构件运动频率的倍数或因数，则可以得到两
个或多个位置的“静止图象”；稍微改变闪光频率，还可使运动构件作“慢动作”，便可以观察
其运动轨迹了［１］。可见，在频闪效应作用下，被测构件的动态测量与“静态”测量相当。这
就是测量技术中的“动静法”。
1 可调频闪仪的结构及其工作原理
可调频闪仪的结构及其工作原理框图如图1所示。该装置由三大部分组成：频闪系统，脉冲
光源系统和信号传感系统。其中最基本的工作部分是发光装置——频闪灯10。频闪灯的工作
受操纵系统7和电容9控制。脉冲发生器的工作方式决定了操纵系统的工作状态，它是靠工作
方式选择开关4使其进入不同工作状态的。工作方式有信号外部触发，延迟信号外部触发和信
号在仪器内部自动触发三种。前两种是借助于信号传感器1和选择编辑器2实施的。工作方式
选择开关4决定了频闪的方式，其中自动触发的信号由脉冲信号发生器3发出。信号传感器1
采用光电传递信号的形式，在被测构件上制作4～8mm宽的白线条作为识别标志。为了改善频
闪形式，避免当频闪频率超过某一限定值时的发光系统不工作现象，可利用选择编辑器2
本文于1996年5月收到。连通分压器5使其降压。在采用延迟外部触发方式时，选
择开关4使触发脉冲经可调延时器6，再将信号传递给操纵系统7。
为了保证频闪装置的正常工作，该仪器设置了频率计和过载指示器11。当频闪灯的发光
功率超过60W时，过载指示器中的发光二极管显示，指示操作者应该更换工作状态。当剧烈
超载时(发光功率超过120W)，操纵系统会将信号自动截止。信号发生器3和操纵系统7的用电
是由电源12供给的。
1.1 频闪灯的启动
频闪灯启动的电源电路是互感形式的。图2中的二极管VD1、VD2和电容器C1、C2组成了倍压
整流器，将蓄能电容C3、C4接可控硅整流器VS1便形成了由C1、C2、C3、L1组成的振荡回路。在
中断VS1的瞬间，产生了振荡过程。当C3电压达到最大值时，可控硅VS2导通使频闪启动。整
个过程的控制由操纵系统电路实施。
1.2 操纵系统
操纵系统工作原理图如图3所示。在低逻辑条件下，随着发射脉冲的进入，单稳态触发器
DD1.1在触点3达到协调一致。在反向电压作用下，单稳态触发器DD1.2在出口Q处达到了协
调一致并形成脉冲的时间大约是4mｓ。脉冲前沿打开了晶体管VT2和VT3，结果在变压器
T1线圈的绕组上产生了电流，该电流打开了图2中的可控硅整流器VS2；脉冲的后缘打开了
晶体管VT4、VT5，结果在变压器T2线圈的绕组上产生电流导致打开可控硅整流器VS1，时
间间隔为4mｓ。单稳态触发器DD1.1给出了频率函数，其合成频率的数值利用时间回路并且
当关闭晶体管确定。例如，当频闪能量为3J时，合成频率为40Hz是靠调节可调电阻R2确定
的。当频闪能量为1J时，打开晶体管VT1，调节电阻R4，合成频率为120Hz。
1.3 信号发生器工作原理
信号发生工作电路示于图4。在局部系统DA1中的电压比较电路起到了发生信号的作用。
电压比较的转移水平由接触点9和图2中的可调电阻R9(LEVEV)确定。在局部系统DA2构成了由
触点16所联的分压器R10来调节势能变化的频率多谐振荡器［２］。在DD1中，由电子开关
完成了工作制度的选择，DD2为频率分压器。分压系数的选择由倍增电路DD3实现。单稳态
触发器DD4.1和DD4.2给出了内部自动发射和外部发射脉冲。延时系统由晶体管VT1和编辑
系统DA3完成。延时的数值由触点21的势能(即电阻R11“DELAY”)和由R15、C5(C4)所决
定的时间确定。借助于回路K1和闪射能量的转换开关，可实现延时的波段转换。
1.4 脉冲发光系统与信号传感器
在图2中，接通开关S1，操纵系统启动频闪电路后，启动线圈和剩余电阻R13及电容 C5
使气体发光灯NΦK—150频闪发光。由图2给出的信号传感系统中可见：传感器采用反射测
量原理，它由发射红外二极管VD6和接收二极管VD7、限流电阻R15、光电流放大晶体管VT
1组成。
2 可调频闪仪的技术特征指标
外部信号触发时，测量频率范围为0～1000Hz。
内部信号触发时，使用频率波段为5～12；10～25；25～50；40～100Hz。
频闪能量：1J、3J。
频闪光持续时间小于10μｓ。
延时调整分别为2.5×10-5～2.5×10-2ｓ和10-4～10-1ｓ
仪器电源220V，50～60Hz，功率小于160W。
3 测量实例
下面给出可调频闪仪配合光弹贴片仪，对一铝制的具有阶梯形断面并粘贴有光弹贴片的
高速旋转圆盘进行应力应变测量的实例。圆盘较薄部位和开孔处的光弹条纹如图5所示，由此
很容易获得圆盘开孔处、贴片自由边界处，以及贴片内部任一测点的应力应变数值［１］。
可见，它是解决高速旋转构件动应力应变测定的有效方法之一。
参考文献
［1］ Нехотяев﹒В﹒В，Филиппов﹒Е﹒Б，白象忠，东南大学学
报，1993,No.2,121～124
［2］ 朱达斌等主编，模拟集成电路的特性及应用，航空工业出版社，1994
Configuration and Activity Theoretical of Placet Frequency
Modulation Glary Inｓtrument
Bai,Xiang-zhong
E.B.Filippov
(Yanｓhan Univ.Qinhuangdao066004)
(Univ.of Kazan,Kazan420010Ruｓｓia)
ABSTRACT:The Configuration and activity theoretical of the placet
frequency modulation glary inｓtrument are introduced in thiｓ paper.
By uｓing the inｓtrument,the mapｓ of building block at bob,highｓpeed
civcumglate and cycle atheleticｓ which include the oneneｓｓ and plura
l location dormancy can be computed,atheleticeｓ locuｓ at ｓlow motion
of building block ｓlow motion can be looked into.The admeaｓure exampl
e are reported alｓo.
KEY WORDS：Placet frequency modulation glary inｓtrument,Bob,Hi
ghｓpeed building block.
频闪仪本身可以发出短暂又频密的闪光,当调节频闪灯的闪动频率,使其与被测物的转动或运动速度接近或同步时,被测物虽然高速运动着,但看上去却是缓慢运动或相对静止,这种视觉暂留现象使人目测就能轻易观测到高速运动物体的表面质量与运行状况,而频闪仪的闪光速度即为被检测物体(例如:马达)转速和运动频率(印刷袋),亦可以利用频闪仪分析物体振动情况、高速移动物体的动作以及高速摄影等。利用频闪仪观测检验技术在欧美已广泛使用,随着我国经济的高速发展,越来越多的行业开始使用频闪仪来帮助解决产品质量检验问题。
频闪灯的工作原理是根据设定的频率或根据外触发频率来控制闪光灯的闪烁频率,作为一个完整的系统包括人机显示界面、调节和功能选择按键、闪光控制模块、闪光灯供电模块和外触发自动跟踪模块等。在系统设计中,采用LED数码管作为人机显示界面。LED显示具有高亮、频闪仪长寿命、控制方便等特点,只要保证驱动电路的可靠性,就可以保证人机界面的长期工作的稳定性。参数设或功能选择方面,采用高可靠性的欧姆龙轻触按键和具有快速调节功能的旋转编码器作为数据输入元件,配合的软件来提高参数设定的速度和方便性。作为一个使用比较方便的产品,必须具有参数保存的功能,在里采用了非易失性存储器,存放频率、工作模式等参数。
为了达到使用方便、性能稳定、控制精确等效果,整个软件系统的设计就显得很重要。另外,在频闪灯控制系统中还存在一个核心和难点的技术,就是要保证闪光灯的供电电压稳定。只有保证电压的稳定性才能保证灯管闪烁的亮度一致,才能使闪光灯在高频的情况下不会出现漏闪现象。因为灯管在不同频段闪烁的时候消耗的功率是不定的,所以难以控制。当频闪灯作为光源用于印刷质量检验时,对频闪灯的性能又提出了一个更高的要求。频闪灯在收到触发信号后至灯管闪烁的时间必须一致,所以程序控制和电路设计就显得更为重要。
频闪仪是指控制光源发光，以特定频率快速闪动的光学测量仪器。频闪仪可以发出短暂又频密的闪光，当闪光频率与被测物体的转动或运动速度接近或同步时，利用眼睛的视觉暂留或视频同步，能轻易观测到高速运动物体的表面质量或运行状况。 在频闪仪的日常使用过程中，应注意以下几点： 一、用户在频闪仪选型之前必须根据实际使用情况选定是手提便携式还是多联宽幅固定式。手提便携式频闪仪适合于需要经常变换观测地点的工作情况。而固定式则适合于宽幅检测；如用于检品机、印刷机在线检测。 二、使用频闪仪之前，建议用户先根据当前的机械速度和被测图案的大小，估算山当前图案的工：作频率，然后将仪器的闪光频率调到这一估算值后再做精确的调整。这样对初次使用频闪仪的用户来说，能快速达到静止观测的效果。 三、由于塑料薄膜在印刷时会产生很强的静电，在使用频闪仪的过程中，用户务必要注意仪器的接地措施，否则很容易使仪器的控制线路部分受到强大的静电干扰，直至将内部芯片损坏，导致仪器不能正常工作.
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