Способ контроля спектра случайной вибрации и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к вибрационным испытаниям, а именно к способу для контроля спектра случайной вибрации , имитируемой на вибровозбудителе. Целью изобретения является повышение точности контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе , путем представления его результатов в виде функций спектра С . (si) в каждой контрольной точке ш испытуемого объекта. Поставленная цель достигается путем определения сформированного спектра на выходе каждого т-го вибродатчика, измерения АЧХ вибротракта с входа вибровозбудителя и измерения дисперсии на выходе анализатора спектра, имеющего ограниченное число каналов, например десять. В режиме настройки с помощью синтезатора 10 частот последовательно формируются гармонические сиглалы на частотах Пр, на которых требуется определить отсчеты спектра в М контролируемых точках. В память блока 9 вычисления и управления заносятся от счеты всех АЧХ вибрационных трактов, которые используются в режиме измерения при вычислении отсчетов спектров путем решения I систем линейных уравнений . Подключение выходов вибродатчиков 5 к входу анализатора 7 спектра и выходов анализатора 7 спектра к входу блока 9 вычисления и управления осуществляется соответственно первым 6 и вторым 8 коммутаторами. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. с iS (Л 4 00 Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 М 7/00

k

Q v" „- ;;-., .1 ..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4161338/24-28 (22) 23. 09. 86 (46) 23. 06. 88. Бюл, У 23 (7 1) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) 3.А.Баширов, А.Г.Баширова, Я.С.Урецкий, M.М.Газизов и С.Н,Кудряшов (53) 620.178.5 (088.8) (56) Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. — М.: Энергия, 1972, с.242.

Веселов Ю.B. и др. Аппаратура воспроизведения и регистрации случайных вибраций и ударов. — Л.: ЛДНТП, 1979, с. 18. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СПЕКТРА СЛУЧАЙНОЙ ВИБРАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к вибрационным испытаниям, а именно к способу для контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе.

Целью изобретения является повышение точности контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе, путем представления его ре„„SU„„1404864 A 1 зультатов в виде функций спектра

С (Я) в каждой m-й контрольной точке испытуемого объекта. Поставленная цель достигается путем определения сформированного спектра на выходе каждого m-го вибродатчика, измерения

АЧХ вибротракта с входа вибровозбудителя и измерения дисперсии на выходе анализатора спектра, имеющего ограниченное число каналов, например десять

В режиме настройки с помощью синтезатора 10 частот последовательно формируются гармонические сигналы на частотах Я„, на которых требуется определить отсчеты спектра в М контролируемых точках. В память блока 9 вычисления и управления заносятся отсчеты всех АЧХ вибрационных трактов, которые используются в режиме измерения при вычислении отсчетов спектров путем решения I систем линейных уравнений. Подключение выходов вибродатчиков 5 к входу анализатора 7 спектра и выходов анализатора 7 спектра к входу блока 9 вычисления и управления осуществляется соответственно первым

6 и вторым 8 коммутаторами. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1404864

Изобретение относится к вибрационным испытаниям, а именно и способам и устройствам для контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на нибронозбудителе.

Целью изобретения является повышение точности контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе, путем представления его результатов в виде функций спектра

С„(Й) н каждой m-й контрольной точке испытуемого объекта..

На чертеже приведена функциональная схема устройства для осуществле" ния способа контроля спектра случайной вибрации.

Устройство состоит из последовательно соединенных формирователя 1 спектра и усилителя 2 мощности, выход которого подключен к первому неподвижному контакту переключателя 3 на два положения, подвижный контакт которого подключен к входу вибровозбудителя 4, на, столе которого уста- 25 новлено М вибродатчиков 51 (1.=1"M), каждый из которых подключен к информационным входам первого коммутатора

6, выход которого соединен с входом параллельного анализатора 7 спектра. 30

Выходы параллельного анализатора 7 спектра подключены через второй коммутатор 8 к входу блока 9 вычисления и управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены к соответствующим входам синтезатора 10 частот, второго коммутатора

8, индикатора 11 и первого коммутатора 6, при этом выход синтезатора 10 частот подключен к второму неподвиж- 40 .ному контакту переключателя 3.

Способ контроля спектра случайной вибрации осуществляется н устройстве .следующим образом.

Из априорных данных об измеряемом спектре выбирают рабочий диапазон частот 4 Яи шаг h с которым необходимо получить выборки функции С(Я) энергетического спектра мощности. По не.обходимому количеству отсчетов N Л. функции СЯ) (N=--) при равномерных отсчетах на всем рабочем диапазоне частот пересчитывают необходимое ко55 личестно каналов анализатора 7 спект"

N ра I=- где М вЂ” количество нибродатM чиков 5.

В блок 9 вычисления и управления с его внешнего устройства вводят значение шага h и частот Я„, на которых необходимо вычислить отсчеты G u параметры анализатора 7 спектра. Устройство имеет дна режима: настройки и измерения.

В режиме настройки на входы каналов анализа с помощью переключателя

3 (положение II) через вибровозбудитель 4, вибродатчики 5 и первый коммутатор 6 подключается выход синтезатора 10 частот, сигналы которого представляют собой последовательно формируемые гармонические колебания с частотами Я„, программно задаваемыми блоком 9 вычисления и управления.

Вибротракт вход вибровозбудителя

4 — выход вибродатчика 5 в соответствии со своей АЧХ пропускает гармонические сигналы с нхода на выход. Постоянство и равенство между собой амп литуд входных гармонических сигналов позволяют по их откликам на выходе вибротрактов судить об АЧХ последних.

С выходов вибродатчиков 5 гармонические колебания поступают на соответствующие входы первого коммутатора б, который последовательно опрашивает все М нибродатчиков 5. Управление работой первого коммутатора 6 осуществляется блоком 9 вычисления и управления. Выходной сигнал первого коммутатора 6 разделяется на I полосовых сигнала: с помощью анализатора 7 спектра за счет высокой прямоугольности АЧХ

его I полосовых анализирующих фильт» ров.

Последовательность работы устройства в режиме настройки следующая.

Синтезатор 10 частот формирует гармо" нический сигнал на частоте Я,, которая является самой нижней частотой отсчета спектра. При этом первый коммутатор 6 подключает выход первого вибродатчика 5 (m=1) к входу анализазатора 7 спектра, а второй коммутатор

8, .также управляемый от блока 9 вычисления и управления, подключает выход первого канала анализа (i+1) анализатора 7 спектра к входу блока 9 вычисления и управления. Получаемый при этом отклик на выходе первого канала анализа в виде некоторого постоянного напряжения характеризует коэффициент передачи (C „„„;, тп 1, n=1, i 1) вибротракта вход нибровозбудителя 4выход первого вибродатчика 5 на часкоторого является широкополосный случайный сигнал. Последовательность работы устройства в режиме измерения следующая. Первый коммутатор 6 подключает выход первого вибродатчика

5 к входу анализатора 7 спектра. При этом одновременно на выходах всех 1 каналов анализа (через соответствующее время анализа Тд) появляются от" клики, величина которых равна дисперсиям D случайных сигналов в соответствующих полосах частот. Второй коммутатор 8 поочередно подключает выходы анализатора 7 спектра к входу блока 9 вычисления и управления, в память этого блока заносятся соответствующие значения дисперсий Э,„, (для

m=1). После этого первый коммутатор

6 подключает выход второго вибродатчика 5 к входу анализатора 7 спектра ,и процесс измерения и занесения в память значений дисперсий Dt„ (m=2) повторяется. После занесения в память. блока 9 вычисления и управления зна" чений дисперсий Р (ш=М), соответствующих последнему вибродатчику 5, осуществляется решение систем линейных уравнений относительно отсчетов

G для каждой -й полосы отдельно.

По окончанию решения .Х систем линейных уравнений получаются N значений отсчетов G „ спектра на входе вибровозбудителя 4. Затем по полученным значениям G, хранимых в памяти блока

9 вычисления и управления,и измеренным в режиме настройки отсчетам АЧХ

С „; получают спектр случайной вибрации в виде непрерывной функции С (Й) в каждой m-й контрольной точке объекта испытания или стола вибровозбудителя 4. На индикатор 11 по желанию оператора можно вывести спектр случайной вибрации в любой контрольной точке. Также по желанию оператора можно произвести усреднение спектров, по всем M контрольным точкам, при этом в отличие от известного устройства усредненный спектр также получается в виде непрерывной функции.

Таким образом, устройство для осуществления способа контроля спектра случайной вибрации позволяет получить оценки спектра в m-x контролируемых точках в виде непрерывной функции, т.е. отсутствует погрешность смещения, кроме того, это достигается без усложнения анализирующей части аппаратуры за счет использования естест3

1404864 тоте Я . Это значение коэффициента

1 (С ), называемого отсчетом, заноситInn I ся в память блока 9 вычисления и упр авления. После этого первый коммута5 тор 6 подключает выход второго вибродатчика 5 (m=2) к входу анализатора 7 спектра. При этом выход первого канала анализа (i=1) анализатора 7 спектра попрежнему подключен к входу блока 9 10 вычисления и управления и в его память заносится значение коэффициента передачи (С „, m=2, n=1 i-=1) вибротракта вход вибровозбудителя 4 — выход второго вибродатчика 5 на частоте Й„. 15

Таким образом осуществляется измерение и занесение в память блока 9 вычисления и управления соответствующих коэффициентов передачи (отсчетов) на частоте,9 по всем М вибродатчикам 5. 20

Затем синтезатор 10 частот формирует гармонический сигнал на частоте Й (п=2) и процесс измерения коэффициентов передачи на этой частоте по выходам всех вибродатчиков 5 повторяет- 25 ся. При равенстве й„= и ;, где 5l<;— верхняя частота i-й полосы, на которой требуется определить отсчет спектра (в данном случае i=1) после осу.ществления измерения отсчетов АЧХ 30 вибродатчиков по всем М вибродатчикам

5 и занесения их значений в память блока 9 вычисления и управления с второго выхода":этого блока поступает сигнал на управляющий вход второго 35 коммутатора 8, который подключает выход второго канала анализа (i=2) анализатора 7 спектра к входу блока

9 вычисления и управления.

Далее процесс измерения соответст- 40 вующих отсчетов С „„; АЧХ вибротрактов для =2 по всем M вибродатчикам 5 повторяется. Одновременно при переключении второго коммутатора 8 (i=2) и измерении отсчетов С,„„„, АЧХ вибро- 45 трактов для данной полосы осуществляется вычисление элементов матрицы

К . Таким образом, режим настройки

eni ° заканчивается измерением N отсчетов

С „; АЧХ вибротрактов по выходам 50 всех M вибродатчиков 5 и вычислением соответствующих элементов матрицы

К 161

В режиме измерения на входы каналов анализа с помощью переключателя

3 (положение I) через вибровозбудитель 4, вибродатчики 5 и первый коммутатор 6 подключается выход усилителя 2 мощности, выходным сигналом аА,. и — — -

5 14048 венной частотной избирательности вибрационных трантов, присущей различным точкам контроля на столе вибровозбудителя.

Формула изобретения

1. Способ контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе, заключающийся в том, что 10 разбивают спектр случайной сигналов, получаемых в И контрольных точках изделия, на I полосовых случайных сигналов. и измеряют их дисперсии, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля спектра случайной вибрации,. в диапазоне рабочих частот 89 предварительно формируют гармонические сигналы и для каждой ь-й полосы измеряют М от20 счетов С „; амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) с входа вибровоэбудителя на выходе каждой контрольной точки на частотах Я„, на которых необходимо получить отсчеты спектра, затем по измеренным дисперсиям полосовых случайных сигналов для М контрольных точек и отсчетам С „, для каждой i-й полосы определяют М отсчетов С„ спектра на входе вибровозбу-30 дителя путем решения систем линейных уравнений вида

N 1+ — — 1ДЯ

1 h

, - Gh к., 09i и 1+ (-1)

h где Рю; — дисперсия полосового случайного сигнала в в-й контрольной точке в -й полосе, дй;

51+ ——

2

2 fl

Н

sin --(Я-9--(i-1) Я.-nh)

inn< С dQ, -- (Й- Sl -(i-1) 8 Я.-nh) н 1 где С вЂ” п-й отсчет АЧХ со входа

lnn l вибровозбудителя к контрольной точке в -м канале анализа;

h — шаг, с которым необходимо получить выборки функции

G(Я) энергетическоro спектра мощности; — нижняя rpаничная частота н диапазона частот контролируемого спектра случайной вибрации;

51; — центральная частота i-й полосы; Я вЂ” ширина i-й полосы пропус1 кания, затем по полученным значениям G> и измеренным С „„„; получают спектральные

2 функции в каждой m-й контрольной точке изделия.

2. Устройство для контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе, содержащее М вибродатчиков, установленных на столе вибровозбудителя, подключенного к выходу усилителя мощности, выходы которых подключены к соответствующим входам первого коммутатора, выход которого подключен к входу параллельного анализатора спектра, о т л и ч а ю— щ е, е с я тем, что оно снабжено синтезатором частот, блоком управления и вычисления, индикатором, вторым коммутатором и переключателем, при этом первый неподвижный контакт переключателя подключен к выходу усилителя мощности, другой его неподвижный контакт подключен к выходу синтезатора частот, а его подвижный контакт подключен к входу вибровозбудителя, выходы параллельного анализатора спектра подключены через второй коммутатор к входу блока вычисления и управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к входам синтезатора частот, второго коммутатора, индикатора и первого коммутатора.

ВНИИПИ Заказ 3093/44 Тираж 847 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4