Устройство для формирования спектра случайных вибраций

 

Изобретение позволяет формировать спектр случайной вибрации с автоматическим поддержанием заданной спектральной плотности на вибростендах. Цель изобретения - повышение точности формирования. Это достигается тем, что в каждом канале формирователя один и тот же фильтр выполняет функции как формирующего, так и анализирующего фильтра. Фильтр выполнен в виде третьего циркулятора, первый ввод которого является одновременном входом и выходом фильтра, а его второй и третий вводы соединены соответственно со входом и выходом узкополосного фильтра на базе обратимого усилителя, вход и выход которого инвариантны. Для компенсации анализируемого сигнала в тракте формирования, а формируемого - в тракте анализа введены соответствующие инверторы и сумматоры

кроме того, введены первый и второй циркуляторы. 1 ил.

11 4 С 05 0 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1.- +

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК . ;,"С

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4229361/24-24 (22) 23.04.87 (46) 30.07,89. Бюл. N - 28 (71) Казанский авиационный институт им, А.Н.Туполева (72) З,А.Баширов, Я.С.Урецкий, Р,В,Мнекин А,Г,Баширова, Г,Б,Демин и О.IO.Пырков (53) 62,50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

578638, кл, С 05 0 19/02, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

СПЕКТРА СЛУЧАЙНЫХ ВИБРАЦИЙ (57) Изобретение позволяет формировать спектр случайных вибраций с автоматическим поддержанием спектральной плотности на вибростендах. Цель изобретения — повышение точности фор-.

Изобретение относится к вибрационным испытаниям изделий, а именно к устройствам для формирования спектра случайных вибраций с автоматическим поддержанием заданной спектральной плотности на вибростендах.

Целью изобретения является повышение точности формирования спектра случайных вибраций.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для формирования спектра случайных вибраций содержит параллельные каналы формирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора 1 шума, регулируемого усилителя 2, первого цир„„SU„„1497610 А 1 мирования. Это достигается тем, что в каждом канале формирователя один и тот же фильтр выполняет функции как формирующего, так и анализирующего фильтра. Фильтр выполнен в виде третьего циркулятора, первый вход которого является одновременным входом и выходом фильтра, а его второй и третий вводы соединены соответственно с входом и выходом узкополосного фильтра на базе обратимого усилителя, вход и выход которого инвариантцы. Для компенсации анализируемого сигнала в тракте формирования, а формируемого — в тракте анализа введены соответствующие инверторы и сумматоры, кроме того, введены первый и второй циркуляторы. 1 ил. вМ кулятора 3, фильтра 4, второго циркулятора 5, второго сумматора 6, второго инвертора 7, первого сумматора 8, первого инвертора 9, выход которого подключен к первому входу второго сумматора 6, выход которого годключен к последовательно соединенным общему сумматору 10,усилителю 1 1 мощности, вибра тору 1 2, на столе к о" торого размещен вибродатчик 1 3, выход которого соединен с третьим входом второго циркулятора 5 каждого и канала формирования и третьим входом второго сумматора 6, последовательно соединенных измерителя 14 дисперсии, вход которого соединен с выходом пер— вого сумматора 8, и блок 15 сравне3 149761!

О циркулятора 5. Так как на резонансной 15

40 тельно узкополосного сигнала с выхода 45

55 ния Выход которо! < соединен с управ ляюшим входом регулируемого усилителя 2, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 8 °

При этом фильтр 4 состоит иэ третьего циркулятора 16, первый вывод которого является одновременно входом и выходом фильтра 4, а его второй и третий выводы соединены соответственно с входом и выходом узкополосного фильтра 17.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с генератора 1 шума — первый широкополосный сигнал — поступает на регулируемый усилитель 2. С выхода усилителя 2 усиленный в К раэ первый широкополосный сигнал поступает на первый вывод первого циркулятора 3, с второго вывода которого подается на вход фильтра 4. Вход фильтра 4 является одновременно первым выводом третьего циркулятора 16, с второго вывода которого сигнал поступает на вход узкополосного фильтра 17, Последний усиливает компоненты первого широкополосного аигнала на резонансной частоте.

Таким образом, первый узкополосный сигнал с выхода фильтра 17 постулает на третий вывод третьего циркулятора 16 и далее через первый вывод последнего на первый вывод второго частоте узкополосного фильтра 17 сдвига фаз не происходит, то на первом выводе второго циркулятора 5 происходит суммирование первого широкополосного сигнала с второго вывода первого циркулятора 3 с узкополосным сигналом с первого вывода третьего циркулятора 16, Так как уровень первого широкополосного сигнала относиузкополосного фильтра 17 мал, то в дальнейшем их суммарный сигнал будем считать вторым узкополосным сигналом.

Таким образом, второй узкополосный сигнал через первый вывод второго циркулятора 5 поступает на второй вывод циркулятора 5 и цалее на второй вход второго сумматора 6, с выхода которого второй узкополосный сигнал попадает на вход общего сумматора 10.

На общем сумматоре 10 происходит егo суммирование с другими вторыми узкополосными сигналами аналогичных

t5

30 о 4 каналон формирования, В результате на выходе общего сумматора 10 получается широкополосный сигнал — BTU рой широкополосный сигHëë. Затем этот сигнал усиливается но мощности усилителем 11 мощности. С выхода последнего сигнал поступает на вибратор 12, преобразующий входной электрический сигнал в механические колебания, которые, в свою очередь, преобразуются вибродатчиком 13 в электрический сигнал, поступающий на параллельные каналы формирования, которые для сигнала с вибродатчика 13 являются каналами анализа ° Так как каналы аналогичны, рассмотрим работу одного канала. Второй широкополосный сигнал с вибродатчика 13 поступает на третий вход второго сумматора 6 и на третий вывод второго циркулятора 5, с первого вывода которого подается на первый вывод третьего циркулятора 16. С второго вывода последнего второй широкополосный сигнал поступает на вход узкополосного фильтра 17, где осуществляется его фильтрация.

На выходе имеем узкополосный сигнал, характеризующий частотную характеристику тракта вибратора — изделие в данной частотной полосе. Третий узкополосный сигнал с выхода узкополосного фильтра 17 поступает на третий вывод третьего циркулятора 16 и далее через первый вывод третьего циркулятора 16 на второй вывод первого циркулятора 3, где осуществляется его суммирование с вторым широкополосным сигналом. Этот суммарный сигнал четвертый узкополосный сигнал (по аналогии с вторым узкополосным сигналом) поступает через второй вывод первого циркулятора 3 на его третий вывод и далее на третий вход первого сумматора 8. С выхода последнего четвертый узкополосный сигнал поступает на вход измерителя 14 дисперсии, где измеряется величина мощности сигнала в полосе узкополосного фильтра 17.

С выхода измерителя 14 дисперсии сигнал в виде постоянного напряжения поступает на блок 15 сравнения, где происходит сравнение сигнала с задан— ной величиной спектра G . Сигнал рас— согласования с выхода блока 15 сравнения поступает на управляющий вход регулируемого усилителя 2, уетанавлн5 1ц97610 е

Воя тр буеимй ур< ВЕНЬ СИГиаЛа На ЕГО Формула изобретения

Таким образом, реализация устройства для формирования спектра случайных вибраций не вызывает принципиальных трудностей, а его использование позволяет проводить вибрационные испытания с высокой точностью формирования требуемого спектра вибраций.

45 и ы х (7 fе2 Ья устранения систематической погрешности измерения иэ-за попадания пер5 вого узкополосного сигнала формирования в тракт измерения второй вывод первого циркулятора 3 — третий вывод первого циркулятора 3 — второй вход первого сумматора 8 второй узкопо- )0 лосный сигнал с выхода второго сумматора 6 поступает через второй инвертор 7 на первый вход первого сумматора 8. Таким образом, на первом входе первого сумматора 8 имеем ин- 15 вертированный второй узкополосный сигнал, на третьем входе — первый узкополосный сигнал, на втором входе — первый широкополосный сигнал.

Очевидно, что на выходе первого 20 сумматора 8 произойдет взаимная компенсация суммы первого узкополосного и первого широкополосного сигналов с вторым узкополосным сигналом формирования, 25

Аналогично происходит компенсация анализируемого сигнала в тракте формирования первый вывод второго циркулятора 5 — второй вывод второго циркулятора 6 — второй вход второго 30 сумматора 9 — второй вход второго сумматора 6. На первом входе второго сумматора 6 имеется инвертируемый четвертый узкополосный сигнал, на второй входе — третий узкополосный сигнал, на третьем — второй широкополосный сигнал. На выходе второго сумматора 6 происходит взаимная компенсация этих сигналов °

Устройство для формирования спектра случайных вибраций, содержащее параллельные каналы формирования, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных генератора шума и регулируемого усилителя, фильтра, первого сумматора и последовательно соединенных измерителя дисперсии и блока сравнения, выход которого подкгпочен к управляющему входу регулируемого усилителя, а также последовательно соединенные общий сумматор, усилитель мощности и вибратор, на столе которого размещен вибродатчик, отличающееся тем,что, с целью повышения точности, в каждый канал формирования введены последовательно соединенные первый инвертор, второй сумматор и второй инвертор, выходом связанный с первым входом первого сумматора, выходом соединенного с входами первого инвертора и измерителя дисперсии, а также первый и второй циркуляторы, причем первый вывод первого циркулятора соединен с выходом регулируемого усилителя и вторым входом первого сумматора, второй вывод — с выводом фильтра и первым выводом второго циркулятора, третий вывод — с третьим входом первого сумматора, второй вывод второго циркулятора подключен к второму входу второго сумматора, а третий вывод — к выходу вибродатчика и третьему входу второго сумматора, выходы вторых сумматоров всех каналов соединены с входами общего сумматора,а фильтр выполнен в виде третьего циркулятора, первый вывод которого является выводом фильтра, и узкополосного фильтра, входом связанного с вторым выводом третьего циркулятора, а выходом — с третьим выводом третьего циркулятора.

1497610

Составитель Л.Птеицова

Техред М.Ходаиич Корректор Э.Лоичакова

1,едактор А.Лежнина

Заказ 4444/49 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государе гвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственн -издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101