Добрый день!
Дайте, пожалуйста, совет новичку!

Для исследования процесса ультразвукового резания древесины требуется измерение амплитуды колебаний на торце магнитострикционного ультразвукового излучателя ПМС-15А-18 (_http://www.mrtz.ru/product.php?r=29) с резцом. Частота колебаний составляет 18 кГц, амлитуда колебаний (будет регулироваться путем изменения подводимой мощности) до 20 мкм. Требуется не динамическое измерение смещения торца, а просто определение значения амплитуды!

Можно ли для этих целей использовать акселерометр? (Например какой-нибудь ICP (IEPE))? Если можно то подскажите модель, которую бысто и легко купить?

А куда крепить акселерометр, боюсь что его использовать не удастся.

Ну почему же? Акселерометр можно напрмер крепить на резьбе которая будет выполнена в ноже! Вопрос в том, что при амплитуде 20 мкм, частоте 18 кГц и синусоидальных колебаниях пиковое значение ускорения достигает 20000g. Такие акселерометры есть (например 8339 от Bruel - цена 900 евро). Вот мне и интересно принципиально ли подбирать акселерометр, чтобы он выдерживал такое ускорение и есть ли подобные акселерометры подешевле?

См. Чем можно измерить амплитуду механических колебаний?

Спасибо! Я читал эту тему! Однако у меня вопос более элементарный: можно ли для этих целей применить акселерометр? Как его выбрать (по частоте 18 кгц или же еще нужно учитывать возникающие ускорения до 20000g)? Какого изготовителя поркомундуете. чтобы не очень дорого? (При этом требуется Технология: ICP (IEPE) (обязательно) и измерение амплитуды не в динамике, а только ее непосредственного значения)

Если "не в динамике", какие могут быть "ICP (IEPE) (обязательно)"? Акселерометр реагирует на ускорение, т.е. вторую производную, что отражено в названии.

ICP (IEPE) если я не ошибаюсь означает, что это акселерометр со встроенным усилителем! У меня уже есть модуль (от National Instruments) который позволяет подключать только такие акселерометры! А уж сделать значение не в динамике а просто значение мплитуды можно софтом!
Так что вопрос отается: как выбрать акселерометр? критично ли ускорение?

Вы не ошиблись с ускорением?21 мкм я когда то мерял правда на частоте гораздо ниже вашей,но если вы не ошибаетесь то выбирать надо по ускорению,иначе ваш датчик просто развалится.Но мне кажется вы ошибаетесь.Перегрузка в 2000 вещь жуткая и должна разрушить ваше сооружение напроч.

Да вроде нет..
a=20*10^-6*(2*pi*18*10^3)^2=26104g.

C ускорением не ошибся! Простоя ультразвук - это не вибрация, а волна. которая распространяется внутри объема материала! Вообще акселерометры выдерживающие 20000g и 20 кГц есть! но цена кусается! Вот я и думаю купить акселерометр на частоту до 20 кГц но на ускорения до 10000g. Ведь при ультразвуковых колебаниях вездействие очень мало по времени! Можно так или нет?

Меня сбило с толку выражение "не в динамике". Если нужно мерять не в динамике, остается статика, не так-ли? А пьезопреобразователи по определению в статике не умеют, вот и все. Может быть это придирки к словам, но...
Ваши ускорения безусловно должны прекрасно разрушать датчики и не только их, для чего, наверно и делаются изделия. Вероятно, лучше бы рассмотреть бесконтактные методы. У нас удалось сделать на емкостном принципе.

IEPE = INTEGRAL ELECTRONIC PIEZOELECTRIC ACCELEROMETER, а ICP - торговая марка датчиков со встроенным усилителем PCB PIEZOTRONICS INC.

По-видимому, акелерометр здесь не подходит ввиду больших возникающих ускорений! Не подскажете возможно ли здесь применить бесконтактные способы измерений например используя вихретоковые или емскостные датчики! В литературе описано, что такими датчиками можно изерять колебания 1...100 мкм и частотой 50 кГц. Но реальных конкретных моделей датчиков я не нашел!

Странно. А Вы в совке искали? Наши рылом не вышли, да и спрос маленький. Фирм-производителей довольно много. Десятки. Например, www.mtiinstruments.com.

Говорить следует только про свое рыло,чужих лиц грязными руками прошу не трогать.

Вы хотите сказать, что у нас делают? Хотя бы 100 кГц,? Информацию в студию, сразу извиняться начну!
Если же речь о том, что неприлично высказывать мнение обо всех сразу, Вам наверно надо во free talks.
Могу присоединиться, как следует вымазав руки, чтобы пройтись по пятачкам.

Что-то я нешале там индуктивных или емкостных датчиков позволяющих измерять величины от 1 до 20 мкм (амплитуда колебаний), которые изхменяются с частотой 18 кГц?

Делают наши или нет мне все равно ,но если у вас вместо лица рыло,а вместо носа пятачек,то поверьте,у других не так.Не стоит свое убожество распространять на всех,поверьте люди разные.И не все типа вас.

Хочу предупредить - на личности в данном форуме переходить запрещено. Пока предупреждение устное - DS

Делали в "совке" еще 30 лет назад проигрыватели виниловых пластинок
с магнитным звукоснимателем. Типа "Вега 10х". Может, это то что Вам нужно??

Да в "совке" делались и устройства с вихретоковыми датчиками для измерения амплитуды ультразвуковых колебаний! Только сейчас я боюсь такого не найти!
Хочу еще попробовать оценить амплитуду колебаний режущей кромки с помощью рычажно-зубчатого индикатора!

При поверке аксельрометров применяется весьма простой способ.На вибрирующую поверхность наносится метка и посредством микроскопа со встроенным измерителем производится отсчет перемещения.Правда для микрометров требуется жуткое увеличение но всетаки.

Ну, если взять линейку, то при 10мкм пикселях увеличить надо в 10-100 раз (какая точность нужна?). Вот только, быстрая линейка, боюсь, будет не дешевле вышеозвученного акселерометра. Можно луч лазера на отражение от поверхности и приемник на PSD. Размах амплитуды колебаний линейно пропорционален смещению. По цене точно меньше 1k$, но придется доставать. Хотя последнее в любом случае придется делать, как я понимаю.

With frequency response from DC to 20 kHz там есть на нужный диапазон, но их использовать нежелательно, из-за близости Вашей частоты к верхней границе полосы (20kHz).
А имелись в виду волоконные оптические.
Если использование именно индуктивных или емкостных методов принципиально, смотрите более высокочастотые у других производителей. Они существуют, но у меня ссылки не сохранились.

Вам все равно, а мне совсем не все равно. Не все равно, какой идиотизм процветает в моей стране и какие уроды "впаривают" всякую гадость посредством "высоких откатных технологий". Если Вы любитель пофлеймить на тему "чьи яйца круче", есть free talks, специально для лучшего выявления убожества, если здесь не разглядеть. Сорри за оффтопик.
Объясните лучше, что такое "аксельрометр". Вы это слово в двух ветках употребили. Т.е. не опечатка, но Google выдает всего 10 ссылок. Это неологизм или какой-то очень узкоспециальный термин?
"жуткое", говорите? Сколько?
Для оценки с неплохой точностью бывает достаточно грамотно осветить и поместить в поле зрения калиброванные объекты. Только очень муторно.
Бойтесь, бойтесь! А вдруг, когда найдете, сильно огорчитесь (испугаетесь)?

Никакой быстроты не надо.В объективе будет видна сплошная полоса .

Если нет нужды копаться в деталях и интеграл по экспозиции проходит, то да. Только чем с оптикой возится (станок все таки, грязь и т.д.) ,imho, надо попытаться на отражении. В таком случае пройдет любой сенсор, лишь бы экспозиция перекрывала N периодов колебания лезвия и сигнал от луча заметно превышал фон освещения (загнать последний уровнем черного в ноль).

Сушествуют интерферометры меряющие вибрацию.Как я слышал это самые точные измерители,попробуйте поискать.

Если нет нужды копаться в деталях и интеграл по экспозиции проходит, то да. Только чем с оптикой возится (станок все таки, грязь и т.д.) ,imho, надо попытаться на отражении. В таком случае пройдет любой сенсор, лишь бы экспозиция перекрывала N периодов колебания лезвия и сигнал от луча заметно превышал фон освещения (загнать последний уровнем черного в ноль).
По поводу любого это вряд ли.Если мерять перемещение отраженного луча.А вообще при подобном способе можно использовать обычную линейку если отнести приемник на значительное расстояние.

Если заведомо известно, что колебания происходят только в одной плоскости. А что делать, когда колеблющийся объект одновременно "болтается" в нескольких плоскостях и амплитуды сопоставимы?
Меряющие вибрацию на таких частотах, да еще *самые точные*? Похоже, что это слухи.
Опять же, если движение только в одной плоскости.

Как всегда, ставить дополнительно сенсоры (чудес не будет). Хотя PSD и видео двухмерные и стереометрия там не самая сложная. Т.е. две координаты должны получаться и так, а для третьей дополнительный измеритель придется делать.

Вопрос стоял об одной плоскости.Не стоит усложнять.

Спасибо всем за ответы! Действительно в статьях по ультрзвуковому резанию в основном описано применение оптических методов. Так что на них и буду ориентироваться! К сожалению в настоящее время для проведения исследований финансирования нет! А своих 1000$ на оборудование я найити не смогу! Вот и думаю сейчас над каким-нибудь дешевым способом! Тем более, что мне нужно измерять колебания только режущей кромки, которые можно всегда подстроить до необходимых значений! Хочу попробовать набор концевых мер и определять амплитуду по замыканию контакта!

Купи USB микроскоп стоит около 150$.

А концевики работать плохо будут.

Микроскоп позволяет снимать увеличиват со стола - подсветка нужна! Может есть камеры на которые приверытваются увеличивающие объективы - чтобы быстро и относительно недорого купить?

вот залез в ближайший инет магазин

Микроскоп цифровой Webbers F2cn, USB2.0 - 106$

Подсветка объекта съемки производится с помощью четырех светодиодов, размещенных в корпусе прибора.

Извини фотки не присоединились.

Да возможно подойде! А что я увижу при помощи такого микроскопа если резец колеблется с частотой 18 кгц? Черную полоску ширина которой будет равна удвоенной амплитуде колебаний режущей кромки? А то что находится за режущей кромкой (отсальная часть резца) и тоже колеьлется не повлияет?

Для подобного просмотра нужен опыт и нормальное зрение ,я сам смотрел не раз и ничего не видел,но все говорят что видно.Должны увидеть то ,что вы написали.Желательно под объектом расположить что нибудь контрастное.Например бумагу.

Ну, если в розетку не включать и посмотреть в микроскоп, очевидно, будет виден резкий край резца. После включения, при условии, что время экспозиции существенно больше периода колебаний, край будет размыт. Вот только с оптикой Вам надо повозится, т.к. размытость должна занять существенную часть матрицы камеры. Т.е. штатный объектив отдать детям играть, взять более или менее приличный фотообъектив сделать и почернить насадки для макросъемки (см. google, но без фанатизма, художественной съемки тут не требуется). Ну и как-то придумать схему калибровки (это в идеале, если нужны доли микрон).

По личному опыту, в очень хороший микроскоп при правильно подобранном освещении можно разглядеть наличие колебаний с амплитудой больше 0.5 мкм, замерить - с точностью 1 - 1.5 мкм.

USB-микроскоп сразу выводит изоражение на экран! И его можно сохранять и как видео и как картинку. Можно взять концевую меру в качестве образца и снять месте с резцом во время колебаний. И по сравнению размеров получившихся на картинке определить амплитуду колебаний. Или я не прав? Может быть такой микроскоп ерунда и надо что-то профессиональное?

Если я не ошибаюсь, то на сегодня Вам надо принципиально и за минимальные (фактически личные) средства сделать выбор методики измерений. Если метод принципиально Вас устроит, то разбираться и улучшать дальше. Так зачем Вам профессиональная система в несколько К$? Начните с простого, а проблемы, о которых на сегодня никто и не догадывается, сами придут и тогда уж будете решать нужно брать профессиональное оборудование или нет.


Например, конфокальный микроскоп дает разрешение гораздо большее, но, конечно, это не USB микроскоп.

А можно по-подробнее, что значит "разрешение гораздо большее"?
Вроде как с 0,4 мкм уже начинается ультрафиолет?

Я с вами согласен, только с точки зрения оптики я боюсь к такому микроскопу ничего не приладишь! А надо ли - вот вопрос? Тут уж наверное надо пробовать!

В google Вот у МДТ не плохая статья. Т.е. надо учитывать, что критерий Рэлея это только критерий, а не истина в последней инстанции. Все определяется задачей и тем что хотим увидеть.

Ну на МДТ тут лучше не ссылаться - их конфокальный микросокоп так ни у кого и не заработал так, как рекламировалось (это который nanofinder).
К тому же конфокальный микроскоп имеет механическое сканирование точки фокуса, поэтому для наблюдения движущегося объекта от него толку - ноль. Рэлеевский предел (лямбда на три) так не обойти. Хотя в конце это и МДТ признает:

Выводы.

* Конфокальная микроскопия обеспечивает увеличение контраста изображения за счет применения подсветки сфокусированной объективной линзой в область анализа и размещения диафрагмы в плоскости наблюдения перед фотодетектором. Такое увеличение контрастности приводит к возможности разрешения объектов, имеющих разницу в интенсивности до 200:1.
* В конфокальной микроскопии несколько улучшается разрешение в плоскости объекта (в 1.5 раза) и достигается высокое разрешение вдоль оптической оси.
* Платой за полученные улучшения является необходимость применения схем сканирования, либо путем перемещения образца, либо путем перестройки оптической системы. Применение сканирования позволяет увеличить поле зрения по сравнению с обычными оптическими микроскопами.

Так в этой статье про их микроскоп ничего (практически) и нет, а принцип понять можно. И релеевский предел обходить не надо. Серйино доступный отсчет линейной координаты на 0.1-0.01мкм - ни чего не обходит. а работат вполне прилично при длине волны 0.5мкм! Просто, когда мне надо смотреть зерна серебра в эмульсии, то точность по координате вытаскивается лучше 100нм в конфокале! Еще раз говорю все определяется задачей!

Ну, конечно, померить микроскопом за 50К$ (минимум) можно будет, я думаю, с точностью 0.2 - 0.25 мкм по сравнению с 1 мкм у микроскопа за 1 - 2 К$. Если только удастся поместить измеряемый объект в фокальную плоскость. Ведь у такого микроскопа сложная оптика будет находится с двух сторон, а не с одной.

М-да, у меня 1мкм за 70К$, правда полный автомат заточенный под задачу. А 50К$ за конфокальный дешево, хотя, если не работает, то дорого...

Это я цену за минмальный работающий буржуйский конфокальный микроскоп привел. У МДТ, по моему, дороже намного.

Не вместе с резцом а вместо резца-это и будет калибровка.Проблема в том что мерой дб теже самые микрометры.Проще говоря нужно нечто тонкое,что можно измерять микрометром,затем нечто под микроскоп и если у микроскопа нет искажений по краям можно мерять.А вообще нужен измерительный микроскоп.,у него есть шкала.

Этим тонким и будет концевая мера размер которой известен и выполнен с большой точностью.
А измерительные микроскопы есть такие, чтобы можно было смотреть на объект не с предметного стола?

Да но от этого не легче.Его все равно нужно фокусировать на объект и поверять.Те вы должны закрепить микроскоп или окуляр(1/2 микроскопа) на заданном для данного типа прибора расстоянии и затем провести калибровку по эталону.

Есть. В конце концно в можно отвинтить и обычный микроскоп от станины, а измерительным его делает окуляр со шкалой. Они производятся практически для всех типов микросокпов.