Устройство для виброрезонансных испытаний изделий

 

Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является повышение производительности испытаний за счет оптимизации скорости сканирования частоты вибронагружения и повышение достоверности испытаний за счет повышения точности настройки вибровозбудителя на резонансные частоты. С помош,ью программируемого задатчика изменяется скорость сканирования частоты вибронагружения для быстрого перехода от одного резонанса к другому. Она выбирается в зависимости от добротности испытуемого изделия и значения резонансной частоты. Повышение достоверности испытаний обеспечивается за счет программного задания частоты колебаний испытуемого изделия, достаточно близкой к его резонансной частоте, с учетом изменения этой частоты в процессе колебаний из-за накопления деформации в сочетании с фазовы.м критерием поиска резонанса с помощью фазового детектора. I ил. 1C to 4 ;о со О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 М 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3755379/25-28 (22) 29.04.84 (46) 07.08.86. Бюл. № 29 (71) Институт проблем прочности

АН УССР (72) В. С. Науменко, В. С. Костенко, Ю. К. Захаров и Ю. А. Клюев (53) 620.178.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 945704, кл. G O l М 7/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 945707, кл. G 01 М 7/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОРЕЗОНАНСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является повышение производительности испытаний за счет оптимизации скорости сканирования. SUÄÄ 1249367 д 1 частоты вибронагружения и повышение достоверности испытаний за счет повышения точности настройки вибровозбудителя на резонансные частоты. С помощью программируемого задатчика изменяется скорость сканирования частоты вибронагружения для быстрого перехода от одного резонанса к другому. Она выбирается в зависимости от добротности испытуемого изделия и значения резонансной частоты. Повышение достоверности испытаний обеспечивается за счет программного задания частоты колебаний испытуемого изделия, достаточно близкой к его резонансной частоте, с учетом изменения этой частоты в процессе колебаний из-за накопления деформации в сочетании с фазовым критерием поиска резонанса с помощью фазового детектора. 1 ил.

1249367

Изобретение относится к исиыraTeльной технике, в частности к устройствам, служащим для виброрезоиансных испытаний изделий.

Цель изобретения -- lloBhlliieIIHE производительности испытаний за счет оптимизации скорости сканирования частоты вибронагружения и повышение достоверности испытаний за счет повышения точности настройки вибровозбудителя на резонансные частоты испытуемого изделия.

Поставленная цель достигается за счет программного изменения скорости сканирования частоты вибронагр>же»1:.я для быстрого перехода от одного резона ica к друl o>1у в 33BHcHYIocTH оТ дооротиости HcflhIT>, смого изделия иабсолютного значения резонансной частоты, а также за счет прсграмM HoI О зада ни я частоты Ko„lco a IIH è Hc I!BIT > с мого изделия и абсолютного з1гачеиия резонансной частоте (с учетом изменений этой частоты в процессе испытаний! в co»åтаиии с использованием фазового критерия поиска резонанса.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства для виброрезонансиых испытаний изделий.

Устройство содержит программируемый задатчик 1, фазовый детектор 2, блок 3 регулировки частоты, первый и второй Ixo.1ы которого соединены соОтветственно с первымм и BTopbl vl выходами фазового детектора 2, последовательно соединенные зада1ощий генератор 4, вход которого соединен с первым выходом блока 3 регулироки частоты, усилитель 5 мо»1ности, вибровозбудитсль 6 и измерите Ibllblé виброиреобразовател ь 7, служа щи й,.!ëÿ и реобразоваиия механических колебаний исш.1туемого изделия 8 в элекгрические колебания.

Фазовый детектор 2 содержит первый формирователь 9 прямоугольных импульсов, вход которого соединен с выходом задающего генератора 4 и является fii. рвым Входом фазового детектора 2, второй формир 0 в 3 т е л ь 1 0 п р 51 м О у г О л ь н hi х и м I i ч л b c О н, в х О, которого соединен с выходом измерительного виброир образователя 7 и яв,.яется вторым входом фазового дст KTopa 2, D-триггер 11, С- и D-входы которого сое fallelli, соответственно с выходами г1ервого и второго формирователей 9 и 10 ирямоуго.,lhHblx импульсов, а вход «Установка в «О» D-триг1тра 11 соединен с первым выходом ирограммируемо1.о задатчика и служит четвертым входом фазового детектора 2, соединенного с выходами D-триггера 11 коммутатора 12, формирователь 13 коротких импульсов, вход которого соединен с прямым выходом D-триггера 11. двоичный счетчик

14, счетный вход которого соединен с выходом формирователя 13 коротких импульсов, а вход «Установка в «О» соединен с первым выходом программируемого задатчика 1, триггер 15, вход «Установка â «1» которого соединен с выходом «Перс полне»не» двоичного счетчика 14, вход «Установка в

«О» соединен с первым выходом програм,",1ируемого задатчика 1. а прямой выход, яв.1яюгцийся третьим Bblxoaoì фазового дегектора 2, соединен с первым входом программируемого задатчика 1, управляемый

;ji.,Ièòåëü 16 частоты, первый вход которого соединен с выходом триггера 15, а второй вход с сигнальным выходом двоичного счетчика 14, генератор 17 прямоугольных импульсов, вход которого соединен с третьим выходом программируемого задатчика

1 и служит пятым входом фазового детектора 2, а выход соединен с третьим входом управляемого делителя 16 частоты, и второй коммутатор 18, сигнальный вход кото1Б рого соединен с выходом управляемого делителя 16 частоты, управляющий вход содииен с выходом первого коммутатора 12, первый выход служит первым выходом фазового детектора 2 H соединен с первым входом блока 3 регулировки частоты, а второй выход соединен с вторым входом блока 3 регулировки частоты и служит третьим выходом фазового детектора 2.

Блок 3 регулировки частоты содержит двоичный реверсивный счетчик 9, выход которого соединен с вторым входом программируемого задатчика 1 и является вторым выходом блока 3 регулировки частоты, счетный суммирую1ций и счетный вычитающий входы которого служат соответcTBeIIIIo первым и вторым входами блока

30>

3 регулировки частоты, а управляющий вход и вход параллельного занесения информации служат третьим и четвертым входами блока 3 регулировки частоты, и соединены с первым и четвертым выходами

»рограммируемого задатчика 1, и цифро;»Iaлоговый преобразователь 20, вход которого соединен с выходом двоичного реверсивного счетчика 19, а выход является первым выходом блока 3 регулировки частоты.

В соответствии с введенной в программируемый задатчик 1 программой на его выходах формируются следующие управляк1-!

IiHe сигналы и коды установок: на первом выходе сигнал установки схемы устройс1ва в исходное состояние в виде сигна,;Ia нулевого уровня или сигнал начала ра4 йоты в виде сигнала единичного уровня; иа втором выходе признак частоты в виде сип1алов единичного уров11я для четных форм резонансов или в виде сигналов нулевого ровня для нечетных форм резонансов; на третье.;: выходе — .1воичные коды скоро50 стей сканирования частоты вибронагружения и на четвертом выходе — двоичные коды частот резонансов испытуемого изделия, установленные:го начала испытаний и Корректирующисся в xo le испь1таний.

Программируемый задатчик 1 снабжен входами для приема сигналов: первый вход— для приема с выхода триггера 15 сигнала единичного уровн я, подтверждаю 1це I 0 соот1249367 ветствие частоты колебаний испытуемого изделия его резонансной частоте; второй вход — для приема текущего значения кода частоты вибронагружения с сигнального выхода двоичного реверсивного сч етч и ка 19.

Предлагаемое устройство для виброрезонансных испытаний изделий работает следующим образом.

После включения устройства сигнал установки в исходное состояние в виде сиг- !о нала нулевого уровня с первого выхода программируемого задатчика поступает на входы «Установка в «О» D-триггера 11, триггера 15 и двоичного счетчика 14 и устанавливает их в исходное состояние.

Этот же сигнал поступает на управляющий вход двоичного реверсивного счетчика 19 и разрешает занесение в него кода частоты резонанса, который поступает на его вход параллельного занесения информации с четвертого выхода программируемого задатчика 1.

С второго выхода программируемого задатчика 1 на управляющий вход первого коммутатора 12 поступает признак четности, а с третьего выхода задатчика 1 на вход генератора 17 прямоугольных импульсов посту- 25 пает код скорости сканирования частоты вибронагружения.

Код, занесенный в двоичный реверсивный счетчик 19, с его сигнального выхода поступает на вход цифроаналогового преобразователя 20 и, преобразованный в уровень напряжения, поступает на вход задающего генератора 4, на выходе которого появляется синусоидальный сигнал с частотой, соответствующей заданному коду. Этот сигнал через усилитель 5 мощности и вибровозбудитель 6 вызывает возбуждение колебаний в испытуемом изделии 8.

Наличие сигнала установки в исходное состояние на первом выходе задатчика 1 блокирует переключение тех узлов устройства, на которые он поступает, и скани- 4О рования частоты не происходит. Это является исходным состоянием устройства.

После этого задатчик 1 переходит к отсчету временного интервала, необходимого для завершения переходных процессов. По истечении этого интервала на первом выходе 45 задатчика 1 устанавливается сигнал единичного уровня, разрешающий работу устройства.

Сигналы с выходов задающего генератора 4 и измерительного преобразователя 7 поступают на входы первого и вто50 рого формирователей 9 и 10 прямоугольных импульсов, с выходов которых импул ьсы прямоугольной формы положительной полярности поступают на С-вход и D-вход

D-триггера 11 соответственно.

Рассмотрим работу устройства на конкретном примере. Если фаза сигнала от задающего генератора 4 опережает фазу сигнала от измерительного вибропреобразователя 7, то D-триггер 11 устанавливается в нулевое состояние. Если при этом на управляющий вход первого коммутатора 12 с второго выхода задатчика 1 поступает сигнал нулевого уровня, что соответствует нечетной форме резонанса, то сигнал нулевого уровня с прямого выхода D-триггера 11 через первый коммутатор 12 поступает на управляющий вход второго коммутатора 18. При этом последний скоммутирует свой сигнальный вход на первый выход, соединенный с суммирующим счетным входом двоичного реверсивного счетчика 19. Счетные импульсы от генератора 17 прямоугольных импульсов через управляемый делитель 16 частоты и второй коммутатор 18 начинают поступать на счетный суммирующий вход двоичного реверсивного счетчика 19 и заполнять его.

Увеличение кода на выходе двоичного реверсивного счетчика 19 при помощи цифроаналогового преобразователя 20 вь зывает приращение уровня напряжения на входе задающего генератора 4 и увеличение его частоты. Частота следования счетных импульсов, поступающих на суммирующий счетный вход двоичного реверсивного счетчика 19, определяющая скорость сканирования частоты, задается кодом скорости сканирования частоты на третьем выходе задатчика 1 и коэффициентом пересчета управляемого делителя 16 частоты и определяется добротностью испытуемого изделия на первой форме резонанса и значением собственной частоты испытуемого объекта на заданной форме резонанса, измеряемыми до испытаний.

Коэффициент пересчета управляемого делителя 16 частоты устанавливается кодом, поступающим с выхода двоичного счетчика 14, и уровнем сигнала, поступающим с прямого выхода триггера 15, на первый и второй входы управляемого делителя 16 частоты соответственно. В начальный момент, когда содержание двоичного счетчика 14 и триггера 15 равно «О», коэффициент пересчета устанавливается минимальным, и скорость сканирования частоты максимальная относительно программно заданной частоты генератора 17 прямоугольных импульсов. По мере увеличения уровня напряжения на входе задающего генератора 4 его частота достигает собственной частоты испытуемого изделия 8, но так как испытуемого изделие 8 обладает инерционностью, то частота его колебаний достигает собственной с некоторым запаздыванием относительно частоты задающего генератора 4, частота которого к этому моменту переходит за резонансную.

Частота колебаний испытуемого изделия 8, следуя за частотой задающего генератора

4, также переходит за резонансную, и в соответствии с фазочастотной характеристикой

1249367 испытуемого изделия 8 фаза сигнала от измерительного вибропреобразователя 7 начинает опережать фазу сигнала от задающего генератора 4. При этом D-триггер 11 устанавливается в единичное состояние, так как фаза сигнала на его D-входе опережает фазу сигнала на его С-входе. Передний фронт сигнала с прямого выхода D-триьч ера 11 поступает на вход формирователя 13 коротких импульсов, и на его выходе появляется короткий импульс. Этот импульс поступает на счетный вход двухразрядного двоичного счетчика 14 и изменяет его состояние на 01. Этот код с выхода двоичного счетчика 14 поступает на второй вход управляемого делителя 16 частоты и увеличивает его коэффициент пересчета, умсныпая, тем самым, скорость сканирования частоты. При единичном значении D-триггера 11 высокий уровень сигнала с его прямого выхода через первый коммутатор 12 поступает на управляющий вход, второго коммута" îðà 8, который перекоммутирует серию счетных импульсов со счетного суммирую:пего входа на счетный вычитающий вход двоичного реверсивного счетчика !9 и изменяет направление сканирования частоты вибронагружения. Содержимое двоичного реверсивного счетчика !9 и, как следствие, частота задающего генератора 4 начинают уменьшаться. Частота колебаний испытуемого изделия 8 следует за частотой задающего генератора 4 и вновь начинает приближаться к собственной, достигает ее и переходит за нее. D-триггер 11 вновь изменяет свое состояние и примет значение, равное

«!». Переход D-триггера 11 из одного положения в другое является сигналом, говорящем о переходе частоты вибронагружения через резонансную. Задний фронт сигнала с прямого выхода D-триггера 11 поступает на вход формирователя 13 коротких импульсов, и на его выходе вырабатывается импульс, изменяющий состояние двоичного счетчика !4 с 01 на 10. Такое изменение вызывает очередное увеличение коэффициента пересчета управляемого делителя 16 ÷àñтоты и уменьшение скорости сканирования.

Изменение состояния D-триггера 11 через первый 12 и второй 18 коммутаторы вызывает изменение направления сканирования.

Описанный процесс повторяется до тех пор пока не произойдет переполнение двоичного счетчика 14, и при каждом очередном изменении состояния D-триггера 11 скорость сканирования уменьшается, а направление сканирования меняется.

Сигнал с выхода «Переполнение» двоичного счетчика 14 поступает на вход «Установка в «1» триггера 15 и устанавливает сго в единичное состояние.

Сигнал с прямого выхода триггера 15 поступает на вход управляемого делителя

16 частоты, запрещает его реакцию на изменение состояния двоичного счетчика 14 и

1О

Зо

55 устанавливает максимальный коэффициент пересчета. Устройство переходит в режим поддержания резонансной частоты, при котором скорость сканирования минимальна, а направление скорости сканирования изменяется при каждом изменении состояния

D триггера 11. Сигнал с прямого выхода триггера 15 поступает также на первый вход задатчика 1, инициируя отсчет задатчиком 1 временного интервала продолжительности вибронагружения на данной форме резонанса.

По истечении этого интервала в задатчик 1 вводится текущее значение кода частоты, которое поступает на второй вход задатчика 1 с выхода двоичного реверсивного счетчика 19. Этот код запоминается в задатчике 1 и в дальнейшем является программным значением кода данной частоты на этой форме резонансов. Это сделано в связи с тем, что в ходе длительных виброиспытаний в испытуемом изделии накапливаются микродефекты и его частотные характеристики меняются. Это приводит к тому, что коды частот, выявленные до начала испытаний и включенные в начальную программу испытаний, начинают значительно отличаться от кодов частот, соответствующих частотам резонансов изделия в настоящий момент. Поэтому в ходе испытаний постоянно проводится корректировка программных значений частот резонансов.

С первого выхода задатчика 1 в схему устройства поступает сигнал установки в исходное состояние в виде сигнала нулевого уровня, который запрещает его работу.

На четвертом выходе задатчика 1 устанавливается код частоты следующей по программе формы резонанса, который по нулевому уровню сигнала на первом выходе задатчика 1 заносится в двоичный реверсивный счетчик 19, и начинается испытание изделия 8 на следующей резонансной частоте.

В качестве программируемого задатчика ! может быть применена агрегатированная микроЭВМ или специализированное вычислительное устройство, построенное на базе микропроцессорного комплекта интегральных схем.

Предлагаемое устройство для виброрезонансных испытаний изделий позволяет проводить испытания объектов с многорезонансными частотными характеристиками на произвольных, выбранных в любой последовательности, формах его резонансов, что дает возможность приблизить условия испытаний к эксплуатационным. Предварительное программное задание скорости сканирования частоты вибронагружения в сочетании с возможностью изменения ее в окрестностях резонансных пиков и в сочетании с возможностью корректировки кодов частоты резонансов в программе испытаний

1249367

10

Формула изобретекия обеспечивает более точное программное задание резонансных частот, позволяет сократить время поиска резонансов и перестройки с одной резонансной частоты на другую, чем достигается повышение производительности виброиспытаний, а также исключает опасность пропуска резонансных пиков и попадание в зону «ложного», не собственного резонанса испытуемого изделия, что повышает достоверность испытаний.

Устройство для виброрезонансных испытаний изделий, содержащее последовательно включенные блок регулировки частоты, задающий генератор, усилитель мощности и вибровозбудитель, подвижная часть которого служит для закрепления испытуемого изделия, измерительный вибропреобразователь колебаний изделия и фазовый детектор, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, второй вход — с выходом измерительного вибропреобразователя, а выход — с входом блока регулировки частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности испытаний за счет оптимизации скорости сканирования частоты вибронагружения и повышения достоверности испытания, оно снабжено программируемым задатчиком, фазовый детектор выполнен в виде первого формирователя прямоугольных импульсов, вход которого соединен с выходом задающего генератора и является первым входом фазового детектора, второго формирователя прямоугольных импульсов, вход которого соединен с выходом измерительного вибропреобразователя и является вторым входом фазового детектора, D-триггера, С-вход и

D-вход которого соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, а вход «Установка в «О» служит третьим входом фазового детектора и соединен с первым выходом программируемого задатчика, первого коммутатора, первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно с прямым и инвертирующим выходом D-триггера, а управляющий вход служит четвертым входом фазового детектора и соедиf5

З0

45 нен с вторым выходом программируемого задатчика, формирователя короткиx иvlïóëьсов, вход которого соединен с прямым выходом D-триггера, двоичного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом формирователя коротких импульсов, а вход

«Установка в «0» соединен с первым выходом программируемого задатчика, триггера, вход

«Установка в «1» которого соединен с выходом «Переполнение» двоичного счетчика, вход «Установка в «0» соединен с первым выходом программируемого задатчика, а прямой выход служит вторым выходом фазового детектора и соединен с первым входом программируемого задатчика, управляемого делителя частоты, первый вход которого соединен с выходом триггера, а второй вход — с сигнальным выходом двоичного счетчика, второго коммутатора, сигнальный вход которого соединен с выходом управлямого делителя частоты, управляющий вход соединен с выходом первого коммутатора, первый выход служит первым выходом фазового детектора и соединен с первым входом блока регулировки частоты, а второй выход соединен с вторым входом блока регулировки частоты и служит третьим выходом фазового детектора, и генератора прямоугольных импульсов, вход которого служит пятым входом фазового детектора и соединен с третьим выходом программируемого задатчика, а выход — с третьим входом управляемого делителя частоты, блок регулировки частоты выполнен в виде двоичного реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторым входом программируемого задатчика и служит вторым выходом блока регулировки частоты, счетный суммирующий и счетный вычитающий входы которого служат соответственно первым и вторым входами блока регулировки частоты, а управляющий вход и вход параллельного занесения информации служат соответственно третьим и четвертым входами блока регулировки частоты и соединены соответственно с первым и четвертым выходами программируемого задатчика, и цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, а выход является первым выходом блока регулировки частоты.

1249367

I о;шктор 11. Бобкова

3ttt;tз 4226 42 г.ос г t tt tl t t. . li В Фи ногt litt tt

Тскрсл И. Бс1ш, Корректор М.,3емчик

1и11ак7>8 I lo, ttit1t нос

Е3Н ИИ ПИ Гост дарственного комитета СССР по делаги изобретений и открытий ! 13035, Москва. Ж- 35, Раушская наб., д 4, 5

Филиал ППП «Патента, г. Ужгород, ул. Проектная, 4