Способ формирования спектра случайных вибраций и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к испытательиой технике. Цель изобретения - повышение точности и производительности формирования заданного виброполя изделия. В каждой частотной по.тосе рабочего диапазона определяют передаточные функции соответствующих полосовых фильтров многоканального формирователя 1 и виброконтакта в контрольных точках изделия. Коммутатор 9 обеспечивает поочередное цолк. 1Юче1П1е вибродатчиков 12 к входу анализатора 14, выходные сигналы с которого являются АЧХ вибротракта и заносятся в блок 10 памяти вместе со значениями текуи1ей частоты с выхода генератора 6. Эти сигналы поступают в блок 11 вычислений, в который поступают требуемые значения спектральной плотпости ускорений с выхода задатчика 15 параметров. Вычисленные значения коэффициентов усиления поступают на управляюп1ие входы усилителя 2 и да- .чес через сумматор 3, управляемый ключ 4 и усилитель 5 мопиюсти на вход возбудителя 16 колебаний, создаюпгего требуемое виброполе изделия 13. 1 ил. (С (Л / N:) 4 СО оо О5 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО)!ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 М 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3215850/25-28; 3224082/25-28 (22) 11.12.80 (46) 07.08.86. Бюл. ¹ 29 (71) Казанский ордена Трудового Красного

Знамени авиационный институт им. A. Н. Туполева (72) Я. С. Урецкий (53) 620.178.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 862018, кл. G 01 M 7/00, 1979.

2. Веселов В. В. Аппаратура воспроизведения и регистрации случайных вибраций и ударов. — Лл ЛЛНТП, 1979, с. 15 — -18. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СГ1ЕКТРА СЛУЧАЙНЫХ ВИБРАЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения -- повышение точности и производительности формирования заданного виброполя изделия. В каж„„SU„„1249363 дой частотной полосе рабочего диапазона определяют передаточные функции соотвстствующиx полосовыx фильтров MíîãîêBIIBëüного формирователя 1 и виброконтакта в контрольных точкBx изделия. Коммутатор 9 обеспечивает поочерсдное подключение вибродатчиков 12 к входу анализатора 14, выходные сигналы с которого являются АЧХ вибротракта и заносятся в блок 10 памяти вместе со значениями текущей частоты с выхода генератора 6. Эти curíà Ihl поступак т в блок 11 вычислений, в который поступают требуемые значения спектральной плотности ускорений с выхода задатчика 15 параметров. Вычисленные значсн и я коаффи циснтов vcH.1ен и я постуll BIQT

HB уппавляюп!ис входы Усилителя 2 и далее через сумматор 3, управляемый ключ

4 и усилитель 5 мощности на вход возбудителя 16 колебаний, создающего требуемое виброполс изделия 13. 1 ил.

)249363

25

i5 J

55

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам формирования спектра случайных вибраций, I. может быть использовано в машиностроении.

Известен способ формирования спек тра случайных вибраций, ио которому формируют узкополосные случайные сигналы, задают значения дисперсии в каждой полосе, регулируют уровень дисперсии в каж. дой полосе и корректируют отрегулированные Ilo дисперсии сигналы в соответствии с частотной характеристикой возбудителя колебаний (1).

Известный способ позволяет формировать заданную спектральную плоскость в узких полосах частот, однако способ не обеспечивает создание требуемого спектра вибраций в контрольных точках изделия, используя для этОГО Один ВОзбудит(.,1ь колебаний.

Наиболее близким к изобретению ио технической сущности является способ формирования спектра случайных вибраций, заключающийся в том, что формируют узкополосные случайные сигналы в рабочем диапазоне частот, задают значение спектральной плотности ускорения контрольных точек изделия в каждой узкой 1юлосе частот, создают вибрации изделия в рабочсм диапазоне частот, измеряют параметры вибраций и вычисляют по измеренным параметрам уровень возбуждения в каждой узкой полосе частот (2).

Способ осуществляют с помощью устройства для формирования спектра случайных вибраций, содержащего многока нальный формирователь, каждый клапан которого включает генератор белого шума, полосовой фильтр, и регулируемый усилитель, последовательно соединенные córrìàòoð к входам которого подклк)чены регулируемые усилители, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчики, устанавливаемые в контрольных точках изделия, анализатор, коммутатор, служа)ций для подключения выходов вибродатчиков к входу анализатора, задатчик параметров и блок управления, выход которого подключен и управляющему входу коммутатора (1).

Известный способ позволяет формировать требуемый спектр вибраций в контролы)ых точках изделия, oilнако точность формирования спектра известным устройством низкая. так как при вычислении уровня возбуждения в каждой полосе частот усредняют спектральнук) плотность ускорения 1ругих частотных полос. Кроме того, способ I j)yдоемок, так как для его осуществления необходима сложная ооработка рос)ультато» измерений.

Цель изобретения — — повышение точности и производительности формирования заданного виброполя изделия.

Указанная цель достигается тем, гг(; согласно способу измеряют амплитудночастотные характеристики, определяют передаточные функции частотно-зависимых элеф о р м и р О в я 1 (-. л е Й чайных сигналов и вибротрякта в контроль11ых точках изделия и ио заданным значениям спектральной плотности ускорения и измеренным параметрам вычисляют значения коэффициентов усиления формирователей узкополосных случайных сигналов.

Устройство для формирования спектра случайных вибраций снабжено генератором переменной частоты, управляемым ключом с подключенным к его управляющему входу формирователем, причем, выход ключа соединен с усилите.,ем мощности последовательно соединенными блоком памяти, ьходы которо о подключены к выходам анализатора и генератора переменной частоты, и блоком вычисления, выходы ко-!.opoI.o подключены к входу блока памяти и уирявляющи л входам регулируемых усилителей. уиравляк)щие входы генератора переменной частоты, формирователя блока вычислений и блока памяти иодклк)чеиы к блоку управления, к блоку вычислений подключен также за 12T÷èê параметров, сигнальные входы ключа соединены с выходами

I енератора переменной частоты и cóììàТОРЯ.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реали:)ующего способ.

Устройство для формирования спектра

c)Ió÷àéíûõ вибраций содержит многоканальI!hIH формирователь 1, каждый канал которого включает генератор белого шума, полосовой фильтр (не обозначены), и регулируемый усилитель 2 (показан усилитель одного канала), сумматор 3, входы которого иодкл1очены к усилителю 2. а выход через у1 равляемый ключ 4 к входу усилителя 5 мощности, вход которого через ключ 4 подсое,1IIIIcIl также к выходу генератора б переменной частоты. Управление ключом 4 осуи(ес1 вляет формирователь 7 и 0 командам блока 8 управления, выходы которого подключены также к управляющим входам генератора 6 переменной частоты коммутагоря 9, блоков 10 и 11 памяти и вычисле1:.ий соответственно. Коммутатор 9 служит

;1ля подключения »ибро r»T lèêoâ 12, уста1 .авливаемых в контрольных точках исиытуе.,IОГО изде,1ия 3, к Входу анализатора 14, »ыход которого иодкл1очеи к блоку 1О памяти, к которому также подключен выход

I (íåj)àToðà б. С иомо1цью блока 1! вычислений опре целя!o7. коэффициенты усиления яия Ior()rl формирователя 1 спектра. К вхо,я)r блока 11 вычислений 110;jr.lro÷år задатчик 15 параметров, я выходы блока 11 подключены к соот)зетствующим канальным регулируемым усилителям 2.

Требуемое виброполе изделия 13 создаIr)T с помо:ц)яо возбудителя 16 колебаний, к вхо (у которого ио1ключают уси,)итель 5 мои(нос и.

1249363

Сугцность способа заключается в следующем.

Для формирования заданного спектра вибрации (виброполя), характеризующегося требуемой спектральной плотностью ускорения контрольных точек изделия, в каждой частотной полосе рабочего диапазона определяют передаточные функции V. (1в) и, () в) соответственно полосовых фильтров формирователя спектра и вибротракта в контрольных точках изделия. о

Требуемое виброполе можно представить в виде системы уравнений

2 це X К „a„„(1), 11=2 где К вЂ” коэффициент усиления и-го канала формирователя спектра; ц„ — требуемые значения спектральной плотности ускорения l-ой контрольной точки изделия в -ой полосе частот;

20 а„, — коэффициенты, определяемые по формуле а„и= < (/rp„(j ) / /y,(j ) /-, (2) где а; — i-я — полоса частот 25

y„(jo>) — передаточная функция и-ro полосового фильтра;

y,,()ю) — передаточная функция вибротракта в l-й точке изделия; п=1,1х1, N — число каналов формирователя спектра;

1=1,N, 1 — число контрольных точек изделия;

i = 1, М, М число частотных полос.

Зная передаточные функции .(1 ), р,()ь) аналоговых фильтров и вибротракта, определяют коэффициенты а„, по формуле (2), и,решая систему уравнений (1), находят коэффициенты К„усиления каналов формирования спектра, установив которые обеспечивают задание требуемого виброполя.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Блок 8 управления приводит устройство в режим «Настройка», для этого сигнал с выхода блока 8 поступает «а вход генера- 45 тора 6 переменной частоты. Сигнал с выхода генератора 6 через управляемый ключ

4 поступает на вход усилителя 5 мощности для снятия амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) вибротракта. Одновременно сигнал с выхода блока 8 управления поступает на управляющий вход коммутатора 9, который обеспечивает поочередное подключение всех вибродатчиков 12 к входу анализатора 14, выходные сигналы которого являются измеренными АЧХ вибротракта и заносятся в блок 10 памяти совместно со значениями текущей частоты с выхода генератора 6. Сигнал с выхода блока 8 управления перед началом измерений подается на управляющий вход блока 10 памяти, чтобы привести его в исходное состояние.

В блоке 10 памяти записывается также информация об ЛЧХ полосовых фильтров формирователя 1 спектра.

После окончания замеров сигналы с выходов блоков 10 памяти поступают на вход блока 11 вычислений,в котором вычисляются коэффициенты a„i; по формуле (2).

Вычисленные значения записывают в блок 10 памяти. Затем в блок 11 вычислений поступают требуемые значения спектральной плотности ускорения с выхода задатчика 15 параметров и вычисленные значения коэффициентов а,,к с выхода блока

10 памяти. Блок 11 вычислений решает систему (1) линейных уравнений. Вычисленные значения коэффициентов К„усиления поступают на управляющие входы регулируемых усилителей 2. После окончания вычислений блок 8 управления подает команду на вход формирователя 7, который подключает с помощью ключа 4 к входу усилителя

5 мощности и возбудителю 16 колебаний выход сумматора 3, на вход которого поступают сформированные формирователем 1 спектра узкополосные случайные сигналы с выходов регулируемых усилителей 2.

Изобретение повысит точность формированного спектра вибраций в каждой контролируемой точке изделия. Использование для формирования виброполя одного возбудителя колебаний позволит повысить производительность испытаний и снизить стоимость оборудования.

Формула изобретения

1. Способ формирования спектра случайных вибраций, заключащийся в том, что формируют узкополосные случайные сигналы в рабочем диапазоне частот, задают значение спектральной плотности ускорения контролируемых точек изделия в каждой узкой полосе частот, создают вибрации изделия в рабочем диапазоне частот, измеряют параметры вибраций и вычисляют по измеренным параметрам уровень возбуждения в каждой узкой полосе частот„ отличающийся тем, что, с целью ловышения точности и производительности формирования заданного виброполя изделия, измеряют амплитудно-частотные характеристики, определяют передаточные функции частотнозависимых элементов формирователей узкополосных случайных сигналов и вибротракта в контрольных точках изделия и по заданным значениям спектральной плотности ускорения и измеренным параметрам вычисляют значения коэффициентов усиления формирователей узкополосных случайных сигналов.

2. Устройство для формирования спектра случайных вибраций, содержащее много124936;) (.:>ст; ни Ii i > k »,;>òi llil

Редак.гор 11. Вобкова 1с>род >! !1с1и с К;>грек: >» А, нн :<>к>кон

:3аказ 4225»с!2 1нi>>»к > >и 11(>анне» i>i

Вг1ИИПИ Государственно: о комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж- -35, Раун. скан наб., д 4 5

Филиал ППП «Патент», г. »>кгород, Хл. Проектная, канальный формирователь, каждый канал которого включает генератор белого шума, толосойой фильтр, и регулируемый усилитель, последовательно соединенные сумматор, входам которого подключены регулируемые усилители, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчики, устанавливаемые в контрольных точках изделия, анализатор, коммутатор, служащий для почключения выходов вибродатчиков к входу анализатора, задатчик параметров и блок управления, выход котороп) подключен к управляющему входу коммутатора, огли>гак)>Чееся тем, что, с целью повышения точности и производительности формирования виброполя испытуемого изделия, оно снабжено генератором переменной частоты, управлясмым клк)чом с 110,1К.iþ÷åíttû,"t к его у !ранлягс>щему входу формирова-.слсм, причем выход клн)ча соединен с усилителеvi мощности последовательно op IHHåííûìè блоками памяти, входы которого подклк)чены и вь— ходам анализатора -I гс псратора переменной частоты, и блоком вычислений, выходы которого подключены к входу блока памяти и управляющим входам регулируемых усилителей, управляк)п1ис входы генератора переменной частоты, формирователя блока вычислений и блока памяти подключены и блоку управления, к блоку вычислений подклкхч II также задатчик параметров, сигнальные входы клю tà соединены с выходами

15 генеPI)Tot) 3 псPP>> I(. II IIÎÉ .IdcT0 I bi и с > м:>)атор"