Устройство для испытаний изделий на случайные вибрации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ НА СЛУЧАЙНЫЕ ВИБРАЦИИ, содержащее каналы формирования случайного сигнала, каждый из которых включает последовательно соединенные генератор шума, первый полосовой фильтр и первый регулируемой усилитель, а также сумматор, выход которого связан с входом вибростенда, подключенного выходом к входу вибродатчика, выход которого соединен с входами каналов обратной связи, каждый из которых включает управляемый делитель , второй полосовой фильтр, измеритель дисперсии, и первый блок сравнения, выход которого подключен к управляющему входу соответствукядего первого регулируемого усилителя, отличающееся тем, что. B i&{5aia-i a:kA с целью повышения точности устройства , оно содержит в каждом канале формирования случайного сигнала второй регулируемый усилитель, в каждом канале обратной связи - ключ и второй блок сравнения, а также программный задатчик, источник опорного напряжения и задатчик погрешности , причем вход каждого канала обратной связи через соот етствугадий делитель подключен к входу второго полосового фильтра, выход которого связан с входом измерителя дисперсии, соединенного выходом с первым входом первого блока сравнения , выходы программного задатчика о S подключены к соответствующим входам ключей, выходы которых соединены с (Л управляющими входами соответствующих вторых регулируемых усилителей и с управляющими входами cooтвeтcтвy oщих делителей, выход эадатчика погрешности подключен к первому входу второго блока сравнения каждого канала обратной связи, второй вход которого соединен с управляющим входом первого регулируе1«юго усилителя , а выход - с управляющим вхо (Г дом ключа, выходы вторых регулируСП емых усилителей связаны с соответствующими входами сумматора, а входы - с выходами соответствующих перNU вых регулируелых усилителей, выход источника опорного напряжения под;о ключен к вторым входам первых блоков сравнения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪГ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3508822/18-24 (22) 02.11.82 (4б) 30.05.84. Бюл. Р 20 (72 ) Я. С. Урецкий, 3.A. Баширов и A.Ã.Áàøèðoâà (71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени и ордена Дружбы Народов авиационный институт им.A.Н.Туполева (53) 62-50 (088.8) (5á) 1.Авторское свидетельство СССР

М 879351, кл. 0 01 И 7/00, 1981.

2.Авторское свидетельство СССР

В 887961, кл. G 01 М 7/00, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

ИЗДЕЛИЙ НА СЛУЧАЙНЫЕ ВИБРАЦИИ, содержащее каналы формирования случайного сигнала, каждый из которых включает последовательно соединенные генератор шума, первый полосовой фильтр и первый регулируемый усилитель, а также сумматор, выход которого связан с входом вибростенда„ подключенного выходом к входу вибродатчика, выход которого соединен с входами каналов обратной связи, каждый из которых включает управляемый делитель, второй полосовой фильтр, измеритель дисперсии. и первый блок сравнения, выход которого подключен к управляющему входу соответствующего первого регулируемого усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, „.Я0„„ 1095149 А

350 а 05 D 19/02; 0 01 М 7/00 с целью повышения точности устройства, оно содержит в каждом канале формирования случайного сигнала второй регулируемый усилитель, в каждом канале обратной связи — ключ и второй блок сравнения, а также программный задатчик, источник опорного напряжения и задатчик погрешности, причем вход каждого канала обратной связи через соотетствующий делитель подключен к входу второго полосового фильтра, выход которого связан с входом измерителя дисперсии, соединенного выходом с первым входом первого блока сравнения, выходы программного эадатчика подключены к соответствующим входам

С ключей, выходы которых соединены с управляющими входами соответствукщих вторых регулируемых усилителей и с управлякщими входами соответствующих делителей, выход зацатчика погрешности подключен к первому входу Я второго блока сравнения каждого канала обратной связи, второй вход . которого соединен с управляющим входом первого регулируемого усилителя, а выход — с управляющим входом ключа, выходы вторых регулируемых усилителей связаны с соответствукщими входами сумматора, а входы - с выходами соответствующих пер- . вых регулируемых усилителей, выход источника опорного напряжения подключен к вторым входам первых блоков сравнения.

1095149

10 сравнения, выход которого подключен к управляющему входу второго регулируемого усилителя, имеющего второй выход, подключенный к управляющему входу функционального преобразователя, а также измеритель дисперсии воспроизведенного спектра вибраций, вход которого подключен к выходу виб-40 родатчика, а выход — к управляющему

65

Изобретение относится к устройствам для виброиспытаний изделий, а именно к устройствам для испытаний изделий на случайные нестационарные вибрации по заданной программе, Известно устройство для испытаний на случайные вибрации, содержащее параллельные каналы формирования случайного сигнала, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных генератора шума, полосового формирующего фильтра и регулируемого усилителя, выходы которых подключены к входам много входового сумматора, выход которого соединен с входом вибростенда, выход которого, в свою очередь, соединен с входом вибродатчика, выход которого подключен к входам цепей обратной связи, каждая из которых включает функциональный преобразователь, подключенный выходом к входу первого блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого регулируемого усилителя, последовательно соединенные второй генератор шума, второй регулируеьый усилитель и двухвходовый сумматор, второй вход которого подключен к выходу вибродатчика, а выход — к входу полосового анализирующего фильтра, выход которого соединен с последовательно соединенными канальным измерителем дисперсии, регулируемам делителем и вторым блоком входу регулируемого делителя, второй вход которого подключен к выхоф канального измерителя дисперсии $1)

Однако данное устройство характеризуется большой погрешностью воспроизведения заданного спектра случайной нестационарной вибрации.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее параллельные каналы формирования случайного сигнала, каждый из которых состоит иэ последовательно соедйненных генератора шума, полосового формирующего фильтра и регулируемого усилителя, выходы которых подключены к входам первого многовходового сумматора, выход которого соединен с входом вибростенда, выход которого, в свою очередь, соединен со вхоцом вибродатчика, выход которого подключен к входам цепей обратной связи, каждая иэ которых включает последовательно соединенные полосовой аналиэирунший фильтр и ре-

30 гулируемый усилитель, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом регулируемого усилителя соответствующего канала формирования, а выход — к одному иэ входов второго мноroвходового сумматора, выход которого подключен к входу из-. мерителя дисперсии, выход которого подключен к входам управляемых умножителей, управляющие входы которых соединены с соответствующими дополнительными выходами регулируемых усилителей каналов формирования, а выходы — с входами блоков сравнения, другие входы которых соединены с соответствующими выходами блока программы,а выходы — с соответствующими управляющими входами регулируемых усилителей каналов формирования P)

Погрешность воспроизведения заданного спектра случайной нестационарной вибрации с помощью данного устоойства определяется видом амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) вибратора, нагруженного испытуемым изделием. Большая неравномерность

АЧХ вибратора приводит к значительной погрешности воспроизведения, для устранения которой требуется предварительное выравнивание АЧХ вибратора, в частности с помощью корректирующих цепей, что представляет значи тельные трудности и существенно зависит от механических характеристик испытуемого изделий.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения заданного спектра случайной нестационарной вибрации путем предварительного выравнивания АЧХ вибратора с и спы туе мам и э дели ем и уст р ане ни я влияния нестационарного заданного спектра случайной вибрации на погрешность анализа. цель достигается тем, что в устройство, содержащее каналы формирования случайного сигнала, каждый из которых включает последовательно соединенные генератор шума, первый полосовой фильтр и первый регулируемый усилитель, а также сумматор, выход которого связан с входом вибростенда, подключенного выходом к входу вибродатчика, выход которого соединен с входами каналов обратной связи, каждый иэ которых включает управляемый делитель, второй полосовой фильтр, измеритель дисперсии и первый блок сравнения, выход которого подключен к управляющему входу соответствующего первого регулируемого усилителя, введены в каждом канале формирования случайного сигнала второй регулируемый усилитель, в каждом канале обратной свяэиключ и второй блок сравнения, а также программный задатчик, источ1095149

25

Устройство состоит из параллель-,40 ных каналов формирования случайных сдвигов, каждый из которых содержит последовательно соединенные генератор шума 1, полосовой фильтр 2, первый и второй регулируемые усилители 3 и 4. Выходы всех регулируемых усилителей 4 соединены с входами многовходового сумматора 5, выход которого соединен с входом вибростенда 6. Выход вибродатчика 7 соединен с входами каналов обратной связи, каждый из которых содержит последовательно соединенные управляемый

60 ник опорного напряжения и задатчик погрешности, причем вход каждого канала обратной связи через соответствующий делитель подключен к входу второго полосового фильтра, -выход которого связан с входом измерителя дисперсии, соеди нного выходом с первым входом первого блока сравнения, выходы программного эадатчика подключены к соответствующим входам ключей, выходы которых соединены с управляющими входами =оответствующих вторых регулируемых усилителей и с управляющими входами соответствующих делителей, выход задатчика погрешности подключен к первому входу второго блока сравнения каждого канала обратной связи, втброй вход которого соединен с управляющим входом первого регулируемого усилителя, а выход - с управляющим входом ключа, выходы вторых регулируемых усилителей связаны с соответствующими входами сумматора, а входы — с вы- ходами соответствующих первых регулируемых усилителей, выход источника опорного напряжения подключен к вторым входам первых блоков сравнения.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2а- спектр на выходе сумматора при одинаковых коэффициентах усиления регулируемых усилителей; К вЂ” АЧХ вибростенда; (и a — спектры на выходе вибростенда соответственно до и после. выравнивания; — спектр на выходе сумматора при выравнивании АЧХ вибростенда. делитель 8, полосовой фильтр 9, измеритель дисперсии 10 и первый блок сравнения 11, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 12, а выход — с входом второго блока сравнения 13 и управляющим входом регулируемого усилителя 3 соответствующего канала формирования. Второй вход блока сравнения

13 подключен к задатчику погрешности

14, а выход — к управляющему входу ключа 15, вход которого подключен к соответствукщему выходу программного задатчика 16, а выход-к управляющим входам управляемого делителя 8 и регулируемого усилителя 4.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с генератора шума 1 через полосовые фильтры 2, регулируемые усилители 3 и 4 поступают на многовходовой сумматор 5. С выхода многовходового сумматора 5 сформированный сигнал поступает на вход вибростенда 6. При этом первоначально при настройке каналов формирования коэффициенты усиления всех регулируемых усилителей одинаковы и равны единице Хр, = 1) . Спектр сигнала на выходе многовходового сумматора 5 в этом случае равномерен в диапазоне частот Я вЂ” сд (фиг. 2а). С выхода вибродатчика 7 сигнал поступает на входы управляемых делителей 8, коэффициенты деления которых при настройке также равны 1, при этом изза существенной неравномерности АЧХ вибростенда (фиг. 2S) спектр сигнала также неравномерен (фиг. 28) . С выхода управляемого делителя 8 сигнал поступает на фильтр 9, с выхода которого узкополосный сигнал поступает на вход измерителя дисперсии 10.

С выхода измерителя дисперсии 10 сигнал, равный величине дисперсии узкополосного сигнала, поступает на вход блока сравнения 11, на другой вход которого поступает сигнал в виде постоянного напряжения с источника опорного напряжения 12.Этот же сигнал с источника опорного напряже-, ния 12 поступает на все остальные блоки сравнения 11 каналов обратной связи. Разностный сигнал с выхода блока сравнения 11 регулирует коэффициенты усиления регулируемых усилителей 3 таким образом, чтобы на выходе каждого измерителя дисперсии 10 в режиме выравнивания уровень сигнала был одинаковым и равнялся эад нному значению, поступая на вход блока. сравнения 13, на другой вход которого поступает сигнал в виде постоянного напряжения, соответствующего требуемой погрешности выравнивания АЧХ, с выхода задатчика погрешности 14. Одновременно этот раэностный сигнал поступает на управляющий вход регулируемого усилителя: 3 со ответствующего канала формирования.

При этом коэффициенты усиления регулируеьых усилителей 3 устанавливаются таким образом, что спектр сигнала на выходе многовходового сумматора 5 (фиг. 2 2) обратно пропорционален квадрату АЧХ вибростенда. При подаче на вход вибростенда 6 такого сигнала на его выходе будут воспроизводиться вибрации с равномерным спектроМ

5 (фиг. 2g .

1095149

При достижении равномерности спектра вибрации заданной погрешностиЕ» на выходе блока сравнения 13 вырабатывается сигнал, который поступает на управлякмий вход ключа 15. При этом с соответствукщего выхода задат- чика 16 сигнал, задающий спектр вибрации в данной полосе воспроизводимых частот, через ключ 15 поступает на управляющий вход регулируемого усилителя 4 соответствующего канала

-формирования. Таким образом, коэффициенты усиления во всех регулируемых усилителях 4 устанавливаются в соответствии с заданной программой; воспроизводимого спектра вибраций. Одно-15 временно с выхода ключа 15 сигнал, задающий спектр вибраций в данной полосе воспроизводимых частот, поступает на управлякщий вход управляемого делителя 8 и устанавливает его 20 коэффициент передачи таким образом, чтобы скомпенсировать изменения коэфФициента усиления дополнительного регулируемого усилителя 4 соответствую- щего канала формирования, В этом слу-25 чае цепи обратной связи, включакщие управляемый делитель 8, полосовой фильтр 9, измеритель дисперсии 10 и блок сравнения 11, не будут реагировать на изменения коэффициентов уси- gg ления каналов формирования и тем са= мым вносить дополнительную погрешность анализа из-за нестационарности имитируемой вибрации.

Таким образом, введение второго блока сравнения, источника опорного напряжения и задатчика погрешности позволяет предварительно выравнить

АЧХ вибротракта с требуемой точностью, а введение в каждый канал формирования второго регулируемого усилителя, управляемого синхронно с управляющим делителем одноименной цепи обратной связи с выхода программного задатчика через управляеьнй ключ, позволяет сделать независимыми цепи управления равномерностью АЧХ вибротракта (регулируемый усилитель 3, блок сравнения 11, источник опорного напряжения 12, задатчик погрешности

14, блок сравнения 13) и управления заданной нестационарностью (дополнительный регулируемый усилитель 4, управляеыюй делитель 8, блок 16 про граммы).

Таким образом, Предлагаемое устройство по сравнению с известными позволяет проводить испытания изделий на случайные нестационарные вибрации на вибростендах с неравномерными АЧХ без дополнительной погреш- ности анализа из-эа нестационарносг ти воспроизводимых вибраций.

1095149

Фиа2

Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3596/29

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4

Составитель Л.Цаллагова

Редактор M.Íåäoëóæåíêî Техред A ° Sa6aHetl . Корректор И. Николайчук