Устройство для вибрационного контроля изделий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕЙБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно включенные управляемый генератор, возбудитель колебаний с закрепленным на нем испытуемым объектом, закрепленный на последнем вябройзмериТельный преобразователь , согласующий усилитель, фазовый детектор и интегратор, а также первый коммут.атор, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, инвертор, вход и выход которого соединены с первым и вторым входами первого коммутатора , блок частотных уставок, второй коммутатор, первый вход которого подключен к выходу блока частотных уставок, и частотомер, вход которого соединен с дополнительным выходом управляемого генератора , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельта автоматизации контроля, оно Снабжено селектором длительности, вход которого соединен с выходом фазовогоДетектора, первым счетчиком, счетный вход которого подключен к выходу селектора длительности, а выход соединён с запускакяцим входом частотомера, вторьви счетчиком, счетный вход которого подключен к дополнительному выходу управляемого генератора, а выход соединен с входа1 ш начальной установки первого и второго счетчиков , триггером, включенным между управляющим входом первого коммутатора и стробирующим выходом частотомера , сдвигающим регистром, включенным между стробирунядим выходом частотомера и управляющим входом второго коммутатора, и сумматором , входы которого соединены с выходами интегратора и коммутатора , а выход подключен к входу управляемого генератора, вход оэ инвертора подключен к выходу управляемого генератора, а стробируюСП щий выход частотомера - к входу со начальной установки интегратора. со

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(я) G 01 М 7/00 G 01 Н 13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ-И ОТКРЫТИЙ! - . э, " .,Ц1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

H kSTOPCHOMV CgltEEtNQTSV (21) 3511294/18-28 (22) -15.11.82 . (46) 15. 02 ..84. Бюл. В 6 (72) A.C.Антощенков, В.П.Большаков и Г.М.Ларин (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (53) 534.8(088.8) (56) 1. Глаговский Б.A., Московен ко И.Б. Низкочастотные .акустические методы контроля. в машиностроении.

Л, Машиностроение™, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 901893,. кл. G 01 N .29/00, 1979 (прототип). (54) (57) VCTPOACTHO ДЛЯ ВИБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно включенные управляемый генератор, возбудитель колебаний с закрепленным на нем испытуемым объектом, закрепленный на по.следнем вибройзмерительный преобразователь, согласующий усилитель, фазовый детектор и интегратор, а также первый коммутатор, выход которого подключей к второму входу фазового детектора, инвертор, вход и выход которого соединены с первым и вторым входами первого коммутатора, блок частотных уставок, второй коммутатор, первый вход ко,SU„„3073593 А торогр подключен к выходу блока частотных уставок, и частотомер, вход которого соединен с дополнительным выходом управляемого генератора, о т л и ч а ю щ.е е с я тем, что, с целью автоматизации контроля, оно снабжено селектором длительности, вход которого соединен с выходом фазового-детектора, первым счетчиком, счетный вход которого подключен к выходу селектора длительности, а выход соединен с запускающим входом частотомера, вторым счетчиком, счетный вход которого подключен к дополнительному выходу управляемого генератора, а выход еоединен с входами начальной установки первого и второго счетчиков, триггером, включенным между управляющим входом первого коммутатора и стробирующим выходом частотомера, сдвигающим регистром, включенным между стробирующим выходом частотомера и управляющим входом второго коммутатора, и сумматором, входы которого соединены с выходами интегратора и второго коммутатора, а. выход подключен к входу управляемого генератора, вход инвертора подключен к выходу управляемого генератора, а стробирующий выход частотомера — к входу начальной установки интегратора.

1073593

Изобретение относится к испытате льной технике и может быть использовано для вибрационного контроля конструктивных элементов летательных аппаратов.

Известно устройство для исследо5 вания прочностных свойств материалов .с помощью ультразвуковых колебаний по значениям резонансных частот испытуемых образцов. Например, для контроля малогабаритных изделий выпускается прибор типа Звук-107 .

Прибор предназначен для определения частот собственных колебаний цилиндров и дисков от 3 до 100 мм, в диапазоне частот 5-500 кГц. В 15 комплект прибора входят электронный блок, состоящий иэ генератора, усилителя и индикатора резонанса, и измерительная стойка, в которую вмонтированы съемные пьезоэлектрические 20 датчики с куполообразными насадками Г1 3.

Недостатком этого прибора является необходимость ручной настройки генератора на резонансные частоты 25 испытуемого образца, что приводит к увеличению времени эксперимента.

Недостатком такого устройства является необходимость визуального наблюдения оператора за показания.ми частотомера, по которым судят о достижении установившегося процесса регулирования в самонастраивающейся системе частотной автоподстройки, и необходимость последующей ручной коммутации цепей устройства для перехода к определению последующих резонансных частот испытуемого объекта. Указанные недостатки увеличивают время вибр,ционного контроля изделий и не позволяют обеспечить управление контролем.

60

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для. вибрационного контроля изделий, содержащее последовательно включенные управляемый генератор, возбудитель колебаний с закрепленным на нем испытуемым объектом, закрепленный на последнем виброизмерительный преобразователь, согласующий усилитель, фазовый детектор и интегратор, а также первый коммутатор, выход которого подключен ко второму входу фазового 40 . детектора, инвертор, вход и выход которого соединены с первым и вторым входами первого коммутатора, блок частотных уставок, второй

V коммутатор, первый вход которого 45 подключен к выходу блока частотных уставок и частотомер, вход которого соединен с дополнительным выходом управляемого генератора (23.

Цель изобретения - автоматизация контроля испытуемого образца.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вибрационного контроля изделий, содержащее последовательно включенные управляемый генератор, возбудитель колебаний с закрепленным на нем испытуемым объектом, закрепленный на последнем виброиэмерительный .преобразователь, согласующий усилитель, фазовый детектор и интегратор, а также первый коммутатор, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора, инвертор, вход и выход которого соединен с первым и вторым входами первого коммутатора, блок частотных уставок, второй коммутатор, первый вход которого подключен к выходу блока чаетотных уставок, и частотомер, вход которого соединен с дополнительным выходом управляемого генератора, снабжено селектором длительности, вход которого соединен с выходом фазового детектора, первым счетчиком, счетный вход которого подключен к выходу селектора длительности, а выход соединен с запускающим входом частотомера, вторым счетчиком, "счетный вход которого подключен к дополнительному выходу управляемого генератора, а выход соединен с входами начальной установки первого и второго счетчиков, триггером, включенным между . управляющим входом первого коммутатора и стробирующим выходом частотомера, сдвигающим регистром, включенным между стробирующим выходом частотомера и управляющим входом второго коммутатора, и сумматором, входы которого соединены с выходами интегратора и второго коммутатора, а выход подключен к входу управляемого генератора, вход инвертора подключен к выходу управляемого генератора, а стробирующий выход частотомера — к входу начальной установки интегратора.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для вибрационного контроля иэделий содержит последовательно включенные управляемый генератор 1, возбудитель 2 колебаний, на котором закреплен испытуемый объект 3, с жестко закрепленными виброизмерительным преобразователем 4, согласующий усилитель 5, фазовый детектор 6 и интегратор 7, а также первый коммутатор 8, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора 6, инвертор 9, вход и выход которого соединены с первым и вторым входом первого коммутатора 8, блок 10

1073593 . 4

65 частотных уставок,.второй коммутатор 11, первый. вход которого подключен к выхо у блока 10 частотных уставок, частотомер 12, вход которого соединен с дополнительным выходом управляемого генератора 1, сумматор 13 селектор 14 длительности, вход которого соединен с выходом фазового детектора 6, первый счетчик 15, счетный вход которого подключен к выходу селектора 14.длительности, а выход сое- . динен с запускающим входом частотомера 12, второй счетчик 16, счетный вход которого подключен к дополнительному выходу управляемого генератора 1, а выход соединен с входами начальной установки первого и второго счетчиков 15 и 16, триггер 17, включенный между управляющим входом первого коммутатора 8 и стробирующнм выходом частотоме- . ра 12, сдвигающий регистр 18, включенный между стробирующим выходом частотомера 12 и управляющим:входом второго коммутатора 11. Выходы сумматора 13 соединены с выходами интегратора 7 и второго коммутатора ll, а также вход инвертора 9 подключен к выходу управляемого генератора 1, а стробирующий выход частотомера 12 подключен к входу начальной установки интегратора 7.

Устройство работает следующим образом.

Поскольку устройство осуществля° ет вибрационный контроль прочностных характеристик по уходу частот относительно значений, соответст- . вующих.иэделиям без прочностных дефектов, при изменении типов контролируемых изделий, перед включе« нием устройства должна выполняться предварительная настройка: устанавливается соответствующий диапазон управляемого генератора 1, в котором непрерывной перестройкой путем изменения напряжения, поступающего на управляемый вход генератора 1, перекрываются контролируемые резонансные частоты испытуемого объекта; в блоке 10 частотных уставок формируются сигналы, поочередная подача которых на вход управляемого генератора 1 обеспечит получение испытательного сигнала с выхода генератора с частотами, равными значениям резонансных частот беэдефектного изделия. При включении устройства в первый триггер сдвигающего регистра 18 записывается единица, которая обеспечивает получение через второй коммутатор 11 и сумматор 13 значение первой частотной уставки ко входу управляемого генератора 1. Генератор 1 вырабатывает сигнал, частота которого . определяется первой частотной уставкой с блока 10. Выходной сигнал генератора 1 преобразуется в воздействие, прикладываемое к испытуемому объекту 3. С укрепленного на объекте виброизмерительного преобразователя сигнал, пропорциональный, например, скорости перемещения испытуемого объекта, через согласующий усилитель 5 поступает на первый вход фазового детектора 6. На второй вход фазового детектора через коммутатор 8 поступает сигнал с выхода генератора l. На выходе фазового детектора 6 ббразуется сигнал, пропорциональный по величине разности

35 фаз сигналов, поступающих на входы фазового детектора. Полярность вы ходных импульсов фазового детекто ра 6 зависит от отставания или опережения по фазе периодических сигналов с согласующего усилителя 5 относительно испытательного сигнала с управляемого генератора. Подача выходного сигнала отрицательной полярности фазового детектора 6 на вход интегратора 7 приводит к нарастанию сигнала на его выходе. В результате сложения этого сигнала ñ первой частотной уставной в сумма,торе 7 частота колебаний сигнала .с выхода управляемого генератора 1

f будет возрастать до значения и„, при котором сигналы на выходах фазового детектора 6 окажутся в фазе.

Однофазность колебаний сигналов на входах фазового детектора

35 является признаком резонансных колебаний испытуемого объекта. Момент достижения фазового резонанса выявляется селектором 14 длительности, на выходе которого формирует4Q ся последовательность импульсов, когда длительность импульсов с фазового детектора оказывается меньше наперед заданной величины ошибок °

Частота импульсов с выхода селектора 14 длительности совпадает с частотой испытательного сигнала с, управляемого генератора 1, причем начало импульса с выхода селектора длительности совпадает с началом импульса с выходом генератора, а длительность импульса с селектора длительности всегда меньше длительности импульса с выхода генератора.

Поэтому при наличии импульса на выходе селектора длительйости счет- чик 15 будет .первым изменять свое состояние, а счетчик 16 вторым.. Об окончании переходного процесса в системе судят по промежутку времени, райному определенному числу периодов колебаний импульсного объекта 3, при которых сигнал фазового рассогласования на выходе фаз ового детектора 6 не превышает наперед заданной величины ошибки. Таким об разом, по прошествии, например, 1073593 восьми периодов установившихся колебаний с частотой (м„ на выходе счетчика 15 будет сформирован запускающий сигнал для частотомера 12.

Если на выходе селектора 14 длительности не будет сформирована вепрерывная последовательность из, например, 8-ми импульсов, то.счетчик

l6 досчитает до 8-и первым, так как на его счетный вход импульсы поступают непрерывно, и произойдет сброс обоих счетчиков 15 и 16 в начальное состояние, а запускающий импульс сформирован не будет. Такой цикл проверки выходных импульсов селектора 14 длительности будет пов- 15 торяться до тех пор, пока не кончатся переходные процессы по всей сис. теме .и не будет сформирована непрерывная последовательность импульсов на выходе селектора длительности. 20

Запускающий импульс с выхода счетчика 15 запускает частотомер 12. По окончании измерения частоты испытательного сигнала частотомер сфор-. мирует строб-импульс, свидетельст- 25 вуищий об окончании измерения.

В описанном устройстве стробимиульс частотомера используется для сброса интегратора 7 в начальное состояние, изменяя состояния триггера 17 на противоположное и для сдвига единицы в сдвигающем регистре 18. После окончания стробимпульса частотомера 12 в,сдвигающем регистре 18 единица иэ первого триггера перепишется во второй, благодаря чему через второй коммутатор

11 и сумматор 13 на вход управляющего генератора 1 будет подано напряжение, соответствующее второй частот-40 ной уставке,а на второй вход фазового детектора 6 через первый коммутатор 8 будет подан испытатель" ный сигнал с выхода генератора 1 с

Фазой, противоположной той,.которая. была в предыдущем измерении, так как..триггер 17, изменив свое состояние, произведет соответствующее управление коммутатором 8. В устройстве начнется процесс фазовой авто.подстройки частоты, который закончится по достижении частоты м, которая характеризуется противофазностью колебаний объекта в местах возбуждения и регистрации колебаний.

Таким бравом, в устройстве. обеспечивается режим последовательной настройки на резонансные частоты испытуемого изделия, Переход к настройке на последующую смежную частоту возможен лишь после цикла работы устройства при испытательном сигнале с генератора 1 с частотой, равной значению предыдущей резонансной частоты испытуемого иэделия. Такие резонансные частоты необходимы как для обеспечения точных замеров значений резонансных частот, так и для проведения программируемых испытаний исследуемых объектов. Совокупность измеренных значений резонансных частот несет. информацию о техническом состоянии об екта. 4 спользование предлагаемого устройства позволяет сократить время определения резонансных частот за счет автоматизации коммутации управляющих цепей устройства и обеспечивает сокращение времени вибрациониого.коитуааа азалий.

1073593

Составитель В.Крапивин

РЕдактор. К.Волощук Техред И.Асталош Корректор Ю.Макаренко .

Заказ 316/39/. Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4