Устройство для виброиспытаний

 

Изобретение относится к технике вибрационных испытаний изделий и предназначено преимущественно для определения резонансных частот и регистрации амплитудно-частотных характеристик динамически сложных изделий. Целью изобретения является повьшюние точности виброиспытаяий динамически сложных изделий. Эта цель достигается с помощью новой системы управления скоростью развертки частоты возбуяздения, содержащей N виброизмерительных преобразователей, установленных в различных точках изделия, средства измерения фазового сдвига между вибрациями подвижной части вибровозбудителя и изделия в точках контроля и блоки, реализушцие циклический опрос вцбронзмерительных преобразователей и включающие в цепь управления тот виброизмерительный канал, в котором фазовый сдвиг ближе к /2. 1 ил. V (/) I u 01 ю ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3838386/25-28 (22) 03,01.85 (46) 15.07.86. Бюл. У 26 (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени институт радиоэлектроники им. акад. М. К, Янгеля (72) А. И. Хянникяйнен, А. Б. Голенко и Г. Д. Непочатов (53) 620.178.5(088.8) (56) Гетманов А. Г. и др. Автоматическое управление внбрационными испытаниями. М .: Энергия, 1978, с. 55 59.

Авторское свидетельство СССР

HI 1097902, кл. G 01 М 7/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОИСПЫТАНИЙ (57) Изобретение относится к технике вибрационных испытаний изделий и предназначено преимущественно для оп,Я0„„1244529 А1 (5ц 4 G 01 М 7/00 6 01 Н 13 ОО ределения резонансных частот и регистрации амплитудно-частотных характеристик динамически слокных иэделий.

Целью изобретения является повыяюние точности виброиспытаний динамически слохных изделий. Эта цель достигается с помощью новой системы управления скоростью развертки частоты возбухдения, содерхащей N виброизмерительных преобразователей, установленных в различных точках изделия, средства измерения фазового сдвига мехду вибрациями подвихиой части вибровозбудителя и изделия в точках контроля и блоки, реализующие циклический опрос виброизмерительных преобразователей и включающие в цепь управления тот виброиэмерительный канал, s котором 4аэовый сдвиг блике к А /2.

1 ип °

1 12445

11зобретение относится к испытательной технике, а именно к устройст вам для виброиспытаний, и может быть использовано преимущественно при определении резонансных частот и регистрации амплитудно-частотных характеристик динамически сложных изделий.

Цель изобретения — повышение точности виброиспытания динамически 10 сложных иэделий.с помощью новой системы управления скоростью развертки частоты возбуждения, содержащей N виброизмерительных преобразователей, установленных в различных точках из- 15 делия, средства измерения фазового сдвига между вибрациями подвижной части вибровозбудителя и иэделия в точках кентроля и блоки, реализующие циклический опрос виброиэмерительных 20 преобразователей и включающие в цепь управления тот виброизмерительный канал, в котором фазовый сдвиг ближе к а/2.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для виброиспытаний.

Устройство для виброиспытаний содержит генератор 1 с блоками компрес" сии, развертки частоть1 и преобразоваза телем выходной частоты (эти блоки не показаны), подключенные к последнему управляющими входами первый и второй сопровождающие фильтры 2 и 3 и привод самописца 4, соединенный с выхо- 35 дом генератора 1 через усилитель 5 мощности, вибровозбудитель .6, виброизмерительные преобразователи 7 и 8, установленные на подвижной части вибровозбудителя 6 и испытуемом изделии 40

9. Виброизмерительный преобразователь

7 через согласующий усилитель 10 и сопровождающий фильтр 2 соединен с управляющим входом блока компрессии генератора 1. Система управления. ско- 45 ростью развертки частоты включает последовательно соединенные первый фазовый детектор 11, входы которого соединены с выходами сопровождающих фильтров 2 и 3, детектор 12 абсолют- 50 ной величины, аналоговый перемножитель 13, второй вход которого соединен с выходом блока развертки частоты генератора 1, первый нуль-детектор

14, подключенный входом к выходу де- 55 тектора 12 абсолютной величины, второй нуль-детектор 15, элемент 16 И, входы которого подключены к выходам

29 2 нуль-детекторов 14 и 15, ключ 17, управляющий вход которого соединен с выходом элемента 16 И, а информационный вход через усилитель-ограничитель 18 — с преобразователем выходной частоты генератора 1, преобразователь

19 напряжение — частота, подключенный входом к выходу аналогового перемножителя 13, счетчик 20, входы которого подключены к выходам преобразователя 19 и ключа 17, а выход — к входам цифроаналогового преобразователя 21 (ЦАП) интерполятор 22, выходом соединенный с управляющим входом блока развертки частоты генератора 1, дифференциатор 23; подключенный к выходу второго сопровождающего фильтра 3, а выходом — к входу второго нуль-детектора 15. Устройство содержит также первый и второй аналоговые коммутаторы 24 и 25, входы которых соединены через согласующие усилители

26 с выходами И виброизмерительных преобразователей 8, а выходы соединены с информационными входами соответственно второго и третьего сопровождающих фильтров 3 и 27, мультиплексор 28, регистр 29, дешифратор 30 и

I таймер 31. Управляющий вход аналогового коммутатора 24 совместно с управляющим входом мультиплексора 28 норазрядно соединен с выходом регистра 29. Управляющий вход аналогового коммутатора 25 совместно с информационным входом регистра 29 пораз- . рядно соединен с выходом дешифратора

30, подключенного. входом к таймеру

31. Выход второго сопровождающего фильтра 3 через мультиплексор 28 соединен с информационным входом самописца 4, а выход третьего сопровождающего фильтра 27 через последовательно соединенные второй фазовый детектор 32, второй вход которого соединен с выходом первого сопровождающего фильтра 2, и второй детектор

33 абсолютной величины соединен с входом блока 34 сравнения. Второй вход последнего соединен с выходом первого детектора 12 абсолютной величины, а выход - c управляющим входом регистра 29.

Устройство работает следующим образом, .Электрический сигнал с выхода генератора 1 после усилителя 5 мощности преобразуется вибровозбудителем 6 в механические колебания его подвижной

1244529 части, амплитуда которых стабилизиру ется за счет цепи обратной связи, образованной виброизмерительным преобразователем 7, согласующим усилителем 10 и первым сопровождающим фильтром 2, перестраиваемым по сигналу генератора l.совместно с вторым сопровождающим фильтром 3 с целью селекции основной гармоники вибрации при развертке частоты по диапазону качания. Установленные на испытуемом изделии 9 виброизмерительные преобразователи 8 вырабатывают сигналы его отклика на механические колебания, которые (сигналы) после согласующего усилителя 26 одновременно поступают на соответствующие входы аналоговых коммутаторов 24 и 25. Состояние .коммутатора 24 наряду с состоянием мультиплексора 28 определяется содержимым регистра 29, в котором записан номер канала, где аболютная величина

"разности фазового сдвига и л/2 минимальна. Коммутатор 25 циклически управляется дешифратором 30 с частотой таймера 31 ° При включении коммутатором 24 канала сигнал с соответствующего согласующего усилителя 26 поступает через сопровождающий фильтр 3 на информационный вход мультиплексоI ра 28, и в соответствующем канале самописца 4 с приводом движения бумаги от генератора 1 регистрируется величина отклика изделия в ф-й точке на приложенные механические колебания. Одновременно фазовый детектор

ll преобразует величину фазового сдвига колебаний вибровозбудителя 6 и отклика изделия 9 в соответствующий, уровень сигнала, который после преобразования детектором 12 к однополярному виду поступает на один вход перемножителя 13. Если значение сигнала на первом входе перемножителя

13 при максимальном фазовом рассогласовании с учетом пропорциональности задать равным единице, то в области

АЧХ, далекой от резонансной,величина сигнала на выходе перемножителя

l3 будет определяться состоянием его второго входа. На этот вход поступает сигнал с выхода блока развертки частоты генератора I, пропорциональный частоте его выходного сигнала. Этот сигнал преобразуется в импульсы соответствующей частоты преобразователем 19 и вызывает npupoem состояния счетчика 20, который. после цифроаналогового преобразования в блоке 21 и интерполирования с целью предупреждения скачков частоты в блоке 22 поступает на вход блока развертки частоты генератора 1, .вызывая соответствующий прирост частоты его выходного сигнала. При этом величина этого прироста (скорость развертки по частоте) выбирается

10 максимальной для применяемой виброиспытательной системы. Увеличение, скорости с ростом частоты вибрации определяется увеличением выходной частотьт преобразователя 19 и соответ1S ствующим уменьшением времени затухания переходных процессов в механической системе. В это время ключ 17 закрыт потенциалом с выхода элемента

16 И и импульсы, сформированные уси20 лителем-ограничителем 18, не проходят на вход счетчика 20.

При подходе к резонансной области

АЧХ фазовый детектор ll отслеживает уменьшение отклонения фазового рассогласования от 90, потенциал его выхода снижается, что вызывает по второму входу уменьшение выходного сигнала перемножителя 13 и соответствующее уменьшение выходной частоты преобразователя:19. Скорость развертки по частоте генератора l падает в соответствии с фазочастотной характеристикой до тех пор, пока сдвиг с фаз не примет значение 90, что соответствует моменту резонанса в изделии. При этом нулевой потенциал на выходе фазового детектора ll поступая на вход перемножителя 13, уста-, навливает потенциал его выхода в

411 нуль, что вызывает прекращение формирования выходных импульсов преобразователем 19. Процесс развертки по частоте останавливается на частоте резонанса на время установления коле4 баний, связанное с затуханием переходных процессов в механической системе. Нуль-детектор 14 формирует сигнал по одному входу элемента 16 И.

Однако состояние выхода последнего не меняется в связи с отсутствием сигнала нуль-детектора 15 на втором входе. О моменте установления колебаний на резонансной частоте и значении резонансной частоты можно судить по

55 прекращению роста уровня отклика, регистрируемому по выходе записи ге- теродинного сопровождающего фильтра

3 в соответствующем канале самописца

1244529

4: дифференциатор 23 формирует в этом, случае, нулевой выходной потенциал.

При этом нуль-детектор 15 формирует разрешающий уровень на втором входе элемента 16 И, и с его выхода этот уровень, поступая на управляющий вход ключа 17, разрешает прохождение импульсов на вход счетчика 20, тем самым обеспечивая уход выходной частоты 10 генератора 1 с резонансного значения со скоростью, пропорциональной текущему значению частоты вибрации. Дальнейший процесс развертки осуществляется с возростающей скоростью в соот- 15

" ветствии с описанным алгоритмом функционирования устройства. Одновременно циклически управляемый с дешифратора 30 коммутатор 25 последователь™ но через согласующие усилители 26 20 подключает виброизмерительные преоб-, разователи 8 на вход гетеродинного

* сопровождающего фильтра 27. Фазовый

Детектор 32 преобразует величину фазового сдвига колебаний вибровозбудителя 6 и отклика иэделия 9 в точках в соответствующие уровни сигналов, которые после. преобразования детектором 33 абсолютной величины к одно полярному виду поступают на один вход 30 блока 34 сравнения, в то время как на другом его входе присутствует сигнал с детектора 13 абсолютной величины, который пропорционален абсолютной. величине разности а /2, и,фазового 35 сдвига вынужденных колебаний изделия

9 в укаэанной выше точке. Если сигнал с детектора 33 не больше, чем с де тектора 12, то на выходе блока 34 сравнения появляется импульс, посту- 40 пающий на управляющий вход регистра

29 и разрешающий перезапись s нем нового номера канала управления, код которого присутствует на информационном входе регистра 29. После переключения коммутатора 24 канал управления устройства функционирует как описано выше, Формула изобретения

Устройство для виброиспытаний, содержащее задающий генератор с блоками компрессии, развертки частоты и преобразователем выходной частоты, Б подключенные к последнему управляющими входами сопровождающие фильтры и привод самописца., соединенный с выходом генератора через усилитель мощности вибровозбудитель, виброизме рительные преобразователи, установленные на подвижной части вкбровозбудителя и испытуемом изделии, причем первый виброиэмерительный преобразователь через первые согласующий усилитель и сопровождающий фильтр со> единен с управляющим входом блока компрессии, и систему управления скоростью развертки частоты, включающую последовательно соединенные фазовый детектор, входы которого соединены с выходами первого и второго сопровождающих фильтров, детектор абсолютной величины, аналоговый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом блока развертки частоты, первый нуль-детектор, вход . которого подключен к выходу детектора абсолютной величины, второй

1 нуль-детектор, элемент И, входы кото. рого подключены к выходам нуль-детекторов, ключ, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, а информационный вход через усили-.. тель-ограничитель — с преобразователем выходной частоты, последовательно соединенные преобразователь напряжение - частота, вход которого подключен к выходу аналогового перемножителя, счетчик, подключенный управляющим входом к выходу ключа, цифроаналоговый преобразователь и интерполятор, выход которого соеди<нен с управляющим входом блока развертки частоты, и дифференциатор, вход которого подключен к выходу . второго сопровождающего фильтра, а выход - к входу второго нуль-детектора, о т л и ч. а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности виброиспытаний динамически сложных иэделий, оно снабжено первым и вторым аналоговыми коммутаторами, мультиплексором, регистром, дешифратором, .таймером, третьим сопровождающим фильтром, вторым фаэовым детектором,,! вторым детектором абсолютной величины и блоком сравнения, причем ин« формационные входы каждого аналогового коммутатора соединены через согласующие усилители с выходами N виброизмерительных преобразователей, устайовленных на испытуемом иэделии, выходы первого и второго аналоговых коммутаторов соединены с информационСоставитель В. Шехтер

Редактор М. Петрова Техред H.Ïoïoâÿ÷ Корректор М. Демчик

Заказ 3907/45 Тираж 778 - . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

7 l2 ными входами соответственно второго и третьего сопровождающих фильтров, управляющий вход первого аналогового коммутатора совместно с управляющим входом мультиплексора поразрядно соединен с выходом регистра, управляющий вход второго аналогового коммутатора совместно с информационным входом регистра порядно соединен с выходом дешифратора, подключенного входом к таймеру, выход второго сопровождающего фипьтра через мультиплек44529 8 сор соединен с информационным входом самописца, а выход третьего сопровождающего фильтра через последовательно соединенные второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого сопровождающего фильтра, и второй детектор абсолютной величины соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен

10 с выходом первого детектора абсолютной величины, а выход - с управляющим входом регистра..