Устройство для виброиспытаний

 

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для определения частотных характеристик испытуемого изделия. Целью изобретения является повышение точности определения частотных характеристик изделия за счет компенсации динамических искажений амплитудной (АЧХ) и фазовой (ФЧХ) частотных характеристик; Возникающие искажения АЧХ и ФЧХ устраняются путем решения в реальном масштабе времени непосредственно во время испытаний уравнения с комплексной переменной вида W o(jw)W5.Xjuj-jVp d Wc( ju) /ЗиЯ-1 /8v2 w a Uc(ja)) / Ju)% где W(,(jco) - комплексная передаточная функция механической системы (т.е. передаточная функция, получаемая при действии внешней силы постоянной частоты - истинная передаточная функция системы); W.(ju)) - динамическая комплексная передаточная функция механической системы (т.е. получаемая при действии силы переменной частоты) , V - скорость развертки частоты ц) . при V const. Уравнение решается относительно W(.(ju)). 1 ил. i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

897 A i (19) (11) (51146 01 М 7 О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4084683/24-28 (22) 09.07.86 (46) 15.01.88., Бюл, Ф 2 (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. M.Ê.ßíãåëÿ (72) А.И,Хянникяйнен, А,В.Голенко и П.В.Гибало (53) 620.178.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1097902, кл. G 01 М 7/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОИСПЫТАНИЙ (57) Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для определения частотных характеристик испытуемого изделия.

Целью изобретения является повышение точности определения частотных характеристик изделия за счет компенсации динамических иск аже ний амплитудной (АЧХ) и фазовой (ФЧХ) частотных характеристик.

Возникающие искажения АЧХ и ФЧХ устраняются путем решения в реальном масштабе времени непосредственно во время испытаний уравнения с комплексной переменной вида W >(jw) =W,f ja-jv д Wc(j<) /Д(Р-1/8v ы З4 Wc(jы) /до) где W (j ы ) — комплексная передаточная функция механической системы (т.е. передаточная функция, получаемая при действии внешней силы постоянной частоты — истинная передаточная функция системы); W (j<) — динамическая комплексная передаточная функция механической системы (т,е. получаемая при действии силы переменной частоты), v — скорость развертки частоты д

LJ при v = const Уравнение решается относительно W,()а) . 1 ил.

1366897

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для определения частотных характеристик испытуемого иэделия.

Цель изобретения — повышение точности измерения частотных характеристик изделия за счет компенсации динамических искажений амплитудной и фаэовой частотных характеристик. 10

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 с блоками компрессии и развертки частоты подключенные к нему управляю- 1г щими входами два гетеродинных сопровождающих фильтра 2 и 3, подключенный управляющим .входом самописец 4 и через усилитель 5 мощности — вибратор 6 два вибропреобраэователя 7 и 8, пер- - 20 вый из которых размсщен на вибраторе

6, а второй — на испытуемом изделии 9.

Первый вибропреобраэователь 7 через первый согласующий усилитель 10 подключен к информационному входу фильт- 25 ра 2, выход которого соединен с входом компрессии генератора 1. Второй вибропреобразователь 8 через второй согласующий усилитель 11 подключен к информационному входу фильтра 3, К ЗО единичным выходам фильтров 2 и 3 подключен фазовый детектор 12, Устройство также содержит аналоговый перемножитель 13, блок 14 дифференцирования, функциональный блок 15 косинуса и функциональный блок 16 синуса, объединенные входы которых соединены с вь|ходом фазового детектора 12, а выходы — соответственно с первыми входами первого 13 и второго 17.аналоговых перемножителей, объединенные вторые входы которых через .первый инвертор 18 соединены с информационным выходом второго фильтра 3. Кроме того, устройство содержит второй инвер- 45 тор 19.

Выходы аналоговых перемножителей

13 и 17 соединены соответственно с первыми входами первого 20 и второго

21 делительных блоков, вторые входы 5О которых совместно с первыми входами третьего 22 и четвертого 23 делительных блоков соединены через первый квадратор 24 с объединенными первыми входами пятого 25 и шестого 26 делительных блоков, соединенными в свою очерепь через блок 14 дифференцирова,ния с выходом сигнала развертки частоты генератора, Входы первого сумматора 27 соединены соответственно с выходами первого 20, четвертого 23 и пятого 25 делительных блоков, а его выход через последовательно соединенные первый блок 28 умножения на 8, первый 29, второй 30, третий 31 и черветый 32 интеграторы подключен к объединенным второму входу четвертого

23 и первому входу седьмого 33 делительных блоков, а также к входу второго квадратора 34. Второй инвертор

19 входом подключен к выходу шестого делительного блока 26, второй вход которого объединен с входом третьего интегратора 31. Входы второго сумматора 35, соединены соответственно с выходами второго 21 и третьего 22 де- лительных блоков и выходом второго инвертора 19, а его выход через последовательно соединенные второй умножитель 36 на 8 пятый 37, шестой 38, седьмой 39 и восьмой 40 интеграторы подключен к объединенным вторым входам третьего 22 и седьмого 23 делительных блоков и входу третьего квадратора 41 (так же), Второй вход пятого делительного блока 25 объединен с входом седьмого интегратора 39.

Третий сумматор 42, входами соединен соответственно с выходами второго

34 и третьего 41 квадраторов, а его выход через функциональный блок 43 извлечения квадратного корня подключен к информационному входу самописца 4. Информационный вход второго самописца 44 через функциональный блок 45 арктангенса соединен с выходом седьмого делительного блока 33 °

Устройство работает следующим образом.

Злектрический сигнал с выхода генератора 1 после усилителя 5 мощности преобразуется вибратором 6 в механические колебания платформы, амплитуда которых стабилизируется цепью компрессии: вибропреобразователь 7 согласующий усилитель 10 — фильтр 2 вход блока компрессии генератора 1.

Фильтр 2 перестраивается по сигналу с генератора 1 с целью селекции основной частоты вибрации. Установленный на испытуемом изделии 9 второй вибро преобразователь 8 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный отклику изделия на приложенное воздействие, который после согласующего усилителя 11 подается на информационный

8 д г Бг(ц)) 3 Б1(ж) 8 — — — = — -S()+ 7г

4J С 0) 8

Ба(у) сояy(v), г

34Б г (ы) 8 — — — S (ы) уг г (d

8 а s ()

Х, г — — г Sa()sine() .

8 р (3) 30

3 W(ju)) I

-Sa (co) s in < ();

-Sa (ы) cos у(ы), 13668 вход второго фильтра 3, перестраиваемого по управляющему входу.

Динамическая комплексная передаточная функция W (ju) испытуемого изделия получающаяся при действии силы изменяющейся частоты со скоростью V u и комплексная передаточная функция

W(j ) иэделия -"истинная передаточная функция изделия, которая может быть получена при действии на изделие силы постоянной частоты или изменяющейся с очень малой скоростью, связаны соотношением

15 ., агw(jv) . 1 д w(jd)

W ()Ы)=W(j ) 1 Чг — 1- °, ° ,8 ы а (1)

Заменяя в (1) функции W>(j ) и

W(j ) на их представления из действительных и мнимых частей и приравнивая соответственно действительные и мнимые части слева и справа в (1), получаем исходную систему дифференциальных уравнений, использующихся в 25 устройстве для устранения искажений

АЧХ и ФЧХ испытуемого изделия 9:

Ба(ы) Los ц(ы) =Б, (ы)+Ч -=гга s (ы) г

1 а S „(ы) 7г!

8 <" 3 (2)

Ба(ш) sin Жы) =S q() -Ч

a а S (ы) 35 г

8 О1 Bent

Электрический сигнал, пропорциональный амплитуде отклика на частоте (t), снимается с информационного выхода фильтра 3, а электрический сиг- "О нал, пропорциональный фазовому сдвигу между вынужденными колебаниями изделия 9 и вынуждающими колебаниями вибратора 6, снимается с выхода фазового детектора 12, подключенного сиг- 45 нальными входами к единичным выходам фильтров 2 и 3. Соответствующие преобразования указанных сигналов первым функциональным блоком 16 синуса, инвертором 18, аналоговым перемножи- 50 телем 17 и первыми функциональным блоком 15 косинуса, инвертором 18, вторым аналоговым перемножителем 13 дают на выходах перемножителей 13 и 17 соответственно сигналы и т. е. левые части уравнений (2) с обратным знаком.

Запишем систему (2) в нормальном виде

Интеграторы 29-32, служащие для понижения порядка производной первого уравнения (3), и интеграторы 3740, служащие для понижения порядка производной второго уравнения (3), совместно с делительными элементами

20-23 и 26 и 25, инвертором 19, сумматорами 27 и 35 и блоками 28 и 36 умножения на 8 соединены по схеме решения .системы уравнений (3). Необходимые электрические сигналы, прОпорциональные скорости развертки частоты и квадрату скорости развертки получаются путем дифференцирования в блоке 14 напряжения, пропорционального частоте, снимаемого с выхода блока развертки частоты генератора 1, с дальнейшим возведением в квадрат квадратором 24.

На выходах интеграторов 32 и 40 соответственно получаются электрические сигналы, пропорциональные Б„(ю) и

Б 2()

Квадраторы 34 и 41, сумматор 42 и функциональный блок 43 извлечения

l корня квадратного вычисляет функцию вида т.е. значение АЧХ на частоте u, которое фиксируется самописцем 4.

Делительный элемент 33 и функциональный блок 45 арктангенса вычисляют функцию вида

S 2(ы)

argW(ju) = arctg

S, (u)) т.е. значение ФЧХ на частоте u) которое фиксируется самописцем 44, Таким образом, самописцы 4 и 44 соответственно фиксируют истинные, а

13668 не искаженные АЧХ и ФЧХ испытуемого изделия.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для виброиспытаний, содержащее генератор с блоками компрессии и развертки частоты, подключенные к нему управляющими входами два гетеродинных сопровождающих фильтра, подключенный управляющим входом самописец и через усилитель мощности»вибратор, два вибропреобразователя, размещаемые на вибраторе и испытуемом иэделии, первый иэ которых через первый согласующий усилитель подключен к информационному входу первого фильтра, выход которого соединен с блоком компрессии генератора, второй вибропреобразователь через второй со- щ гласующий усилитель годключен к информационному входу второго фильтра, подключенный сигнальными входами к единичным выходам фильтров фазовый детектор, аналоговый перемножитель 25 и блок дифференцирования, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения частотных характеристик, в него введены функциональный блок косинуса, функ- 30 циональный блок синуса, второй аналоговый перемножитель, два инвертора, семь делительных блоков, три квадратора, три сумматора, два блока умножения на 8, восемь интеграторов, функ35 циональный блок извлечения квадратного корня, функциональный блок арктангенса и подключенный управляющим входом к генератору второй самописец, фазовый детектор подключен выходом 4О через функциональные блоки косинуса и синуса соответственно к первым входам аналоговых перемножителей объе) диненКые вторые входы которых соединены через первый инвертор с информа- 4 ционным выходом второго фильтра, а

97 6 их выходы — с первыми входами соответственнО первого и второго делительных блоков, вторые входы которых совместно с первыми входами третьего и четвертого делительных блоков соединены через первый квадратор с объединенными первыми входами пятого и шестого делительных блоков, соединенными в свою очередь через дифференциатор с выходом блока развертки час-, тоты генератора, первый сумматор сое,динен входами соответственно с вы.ходами первого, четвертого и пятого делительных блоков, а его выход через последовательно соединенные первый блок умножения на 8, первый, второй, третий, четвертый интеграторы подключен к объединенным второму входу четвертого, первому входу седьмого делительных блоков и входу второго квадратора, а второй инвертор входом подключен к выходу шестого делительного блока, второй вход которого объединен с входом третьего интегратора, второй сумматор соединен входами соответственно с выходами второго и тре тьего делительных блоков и второго инвертора, à его выход через последовательно соединенные второй блок умножения на 8, пятый, шестой, седьмой, восьмой интеграторы подключен к объединенным вторым входам третьего, седьмого делительных элементов и входу третьего квадратора, второй вход пятого делительного блока объединен с входом седьмого интегратора, третий сумматор соединен входами с выходами второго и третьего квадраторов соответственно, его выход через функциональный блок извлечения квадратного корня подключен к входу первого самописца, а вход второго самописца через функциональный блок арктангенса соединен с выходом седьмого делительного блока.

1366897

Составитель А.Шароватов

Редактор А,Ренин Техред М.Дидык Корректор А.Ильин

Заказ 6831/42 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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