Устройство для испытаний изделий на случайную вибрацию
Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения, которое достигается путем получения разностной АЧХ формирователя посредством сравнения АЧХ, измеренной ранее, с текущей АЧХ формирователя. Сигнал с генератора 1 шума поступает на вход широкополосного фильтра 2 и далее на первый сумматор 3, на второй вход которого поступает сигнал с генератора 23 гармонического сигнала. С выхода формирователя 4 широкополосного случайного сигнала суммарный сигнал поступает на входы следящих режектирующего 5 и полосового 7 фильтров. Выделенная гармоническая составляющая поступает на вход детектора 8, с выхода которого постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде гармонической составляющей , поступает на вход схемы 9 сравнения, где сраесивается с сигналом ЦАП 24 С выхода схемы 9 сравнения через первый ключ 10 напряжение поступает на вход АЦП 11, где оно преобразуется ч шестиразрядный код, поступающий через второй ключ 12 на вход сумматора-вычитателя 13, функция которого реализуется в зависимости от сигнала с второго выхода схемы 9 сравнения. Результат запоминается в блоке 14 триггеров и через схему И 15 поступает (Л С
COIO.3 СОВЕТСКИХ
СО! 1ИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
1626098 А1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMVllFT
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4638084/28 (22) 16,01.89 (46) 07.02.91. Бюл, ¹ 5 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) 3.А,Баширов, Г.Б.Демин, Я.С.Урецкий и P.Â,Ìíeêèí (53) 620.17.058 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1002849, кл. G 01 Н 1/08, G 01 Н 13/00, 1980.
Авторское свидетельство СССР № 1322107, кл, G 01 М 7/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА СЛУЧАЙНУЮ ВИБРАЦИЮ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения — повышение точности измерения, которое достигается путем получения разностной АЧХ формирователя посредством сравнения АЧХ, измеренной ранее, с текущей АЧХ формирователя. Сигнал с генератора 1 шума поступает на вход широкополосного фильтра 2 и далее на первый сумматор 3, на второй вход которого поступает сигнал с генератора 23 гармонического сигнала. С выхода формирователя 4 широкополосного случайного сигнала суммарный сигнал поступает на входы следящих режектирующего 5 и полосового 7 фильтров.
Выделенная гармоническая составляющая поступает на вход детектора 8, с выхода которого постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде гармонической составляющей, поступает на вход схемы 9 сравнения, где срав, ивается с сигналом
ЦАП 24. С выхода схемы 9 сравнения через первый кл.оч 10 напрчжение поступает на вход АЦП 11, где оно поеобразуется я шестиразрядный код, поступающий через BTOрой ключ 12 на вход сумматора-вычитателя
13, функция которого реализуется в зависи 1ости от сигнала с второго выхода схемы 9 сравнения, Результат запоминается в блоке
14 триггеров и через схему И 15 поступает
1626098
«а вход ОЗУ 16, запись в которое происходит по сигналу с блока 20 формирования адреса записи и считывания. При совпадении кодов на первом и втором входах схемы
21 совпадения с приходом синхроимпульсэ со второго выхода блока 26 синхронизации на ее выходе формируется импульс записи
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытаний иэделий на воздействие широкополосной случайной вибрации с заданным энергетическим спектром, 5
Цель изобретения -- повышение точ«ости измерения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) формирователя без увеличения времени измерения путем сравнения АЧХ, измеренной ранее, с текущей 10
АЧХ формирователя и получения разностной АЧХ.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства: на фиг.2 и 3 — временные диаг;гаммы его работы; на фиг,4 — функциональная 15 схема блока синхронизации.
Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 шума, широкополос«ый фильтр 2, первый сумматор 3, формирователь 4 широкополосного случайного 20 сигнала, следящий режектирующий фильтр
5 и усилитель 6 мощности, последовательно соединенные следящий полосоной фильтр
7, детектор 8, схему 9 сравнения, первыи ключ 10, аналого-цифровои преобразова- 25 тель 11 (АЦП), второй ключ 12, сумматор-нычитатель 13, блок 14 триггеров. схему И 15, ОЗУ 16, преобразователь 17 код — временной интервал, второй сумматор 18, второй вход которого подключен к выходу блока 19 30 формирования метки второй вход которого подключен к выходу блока 20 формирования адреса записи и считывания, к первому входу ОЗУ 16, к второму входу схемы 21 совпадения, выход которой подключен к 35 третьему входу ОЗУ 16, а первый вход — к выходу преобразователя 22 частота — код, первый вход которого подключен к выходу генератора 23 гармонического сигнала, к второму входу первого сумматора 3 и к 40 управляющим входам следящих режектирующего 5 и полосового 7 фильтров, вход следящего полосового фильтра 7 подключен к выходу формирователя 4 широкополосного случайного сигнала, а также последова- 45 тельно соединенные цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 24, вход которого подключен к выходу ОЗУ 16, и фильтр 25 в ОЗУ 16. Блок 26 синхронизации обеспечивает работу устройства. С помощью преобра",îíàòåëÿ 17 код — временной интервал. блока 19 формирования метки под управлением, кадрового и строчного синхроимпульсов на выходе второго сумматора 18 формируется полный видеосигнал. 4 ил, низкой частоты, выход которого подключен к второму входу схемы 9 сравнения, второй выход которой подключен к второму входу сумматора-вычитателя 13, третий вход которого подключен к выходу ОЗУ 16.
Ус< ройстно содержит также блок 26 синхро«иэации, первый выход которого под клго <ен к третьему входу второго сумматора
18, второй выход — к первому входу формирователя 19 метки и к входу блока 20 формирования адреса записи и считывания, третий выход — к второму входу преобразователя 22 частота — код, четвертый выход— к первому входу АЦП 11, пятый выход — к четвертому входу ОЗУ 16, шестой выход — к второму входу схемы И 15, седьмой выход-к второму входу блока 14 триггеров, восьмой выход — к третьему входу преобразователя
11 напряжение-код и к в<орому входу втсрого ключа 12, девятый выход - к третьему входу схемы 21 сон«адсч<ия, десятый выход— к второму входу пеpBolo ключа 10, а вход блока 26 синхронизации подключен к второму выходу генератора 23 гармонического сит«ала, При этом выход АЦП 11 соедине < c первым входом второго ключа 12 шестиразрядной шиной, нь<ход второго ключа 12 соединен с первым входом сумматора-нычитат ля 13 дненадцатиразрядной шиной, выход сумматора-вычитателя 13 гоеди«ен с первым входом блока 14 триггеров двенадцатиразрядной шиной, выход блока 14 триггеров соединен с первым входом схемы И 15 двенадцатиразрядной шиной, выход схемь<
И 15 соединен с вторым входом ОЗУ 16 двенадцатиразрядной шиной, выход ОЗУ 16 соединен с входом преобразователя 17 код— временной интервал, входом ЦАП 24 и с третьим входом сумматора-вычитателя 13 двенадцатиразрядной шиной, выход блока
20 формирования адреса записи и считывания соединен с первым входом ОЗУ 16, с вторым входом схем < 21 совпадения и с вторым входом блока 19 ьормирования метки восьмираэрядной шиной,а ныход ореобразона ля 22 частота код соединен
1626098 первым входом схемы 21 совпадения восьмирэзрядной шиной.
Блок 26 синхронизации состоит иэ первой 27, второй 28 и третьей 29 схем И, первого 30 и второго 31 счетчиков, первого 32 и второго 33 триггеров, импульсного распределителя 34, делителя 35 на три частоты импульсного сигнала, генератора 36 строчного и кадрового синхроимпульсов. делителя
37 на две часто- ы строчного синхроимпупьса и ждущего мультивибратора 38.
Устройство работает следующим образом.
Случайный сигнал с выхода генератора
1 шума поступает на вход широкополосного фильтра 2, который формирует случайный сигнал в требуемом диапазоне частот. С выхода широкополосного фильтра 2 сигнал пoступает на первый вход первого сумматора
3, на второй вход которого одновременно поступает сигнал с выхода генератора 23 гармонического сигнала. Далее суммарный гармонический и случайный сигнал поступает на вход формирователя 4 сигнала возбуждения с регулируемой АЧХ. С выхода формирователя 4 широкополосного случайного сигнала суммарный сигнал поступает одновременно на входь< следящих режектирующего 5 и полосового 7 фильтров, Центральная частота этих фильтров перестраивается с помощью сигнала, сни маемого с выхода генератора 23 гармония» ского сигнала, и равна мгновен><ой ча<:<г. гармонического сигнала. С выхода следят, го режектирующего фильтра 5 широко«о лосный случайный си! нал без гармонич<.с>,0<1 составляющей поступает на вход усилителя
6 мощности. С выхода следящего полосовсго фильтра 7 выделенная гармоническа>< сОставляющая поступает на вход детектор. 8 с выхода которого сигнал в виде постоянного напряжения, пропорционального амплитуде гармонической составляющей, поступает на вход схемы 9 сравнения, на втором входе которой при первом цикле измерения АЧХ формирователя отсутствует, так как на вход ЦАП 24 поступает код нуле вого уровня.
При этом на выходе схемы 9 сравнения присутствует постоянное напряжение, равное постоянному напряжению на ее первом входе, которое через первый ключ 10 поступает на второй вход АЦП 11, который преобразует постоянное напряжение в параллельный шестиразрядный цифровой код, Преобразование происходит с приходом трех последовательных тактовых импульсов на первый вход АЦП 11 (фиг.2ж).
При этом по первому тактовому импульсу происходит запоминание на внутренник
1!
1(40
4к, 50
55 компараторах АЦП 11 входной величины напряжения, по второму тактовому импульсу фиксируется выходной код преобразованного входного напряжения на выходах преобразователя напряжение- код (через 50 с), э по третьему - сброс данного выходного кода (также через 50 с). Одноврел1енно с задним фронтом первого тактового импульса на второй вход первого ключа 10 поступаег импульс запрета (фиг.2з), который закрывает первый ключ 10 до момента совпадающего с задним фронтом третье о тактового импульса.
С выхода АЦП 11 параллельный шестираэрядный цифровои код поступает на первый вход второго ключа 12 (фиг.3а), нэ второй вход которого поступает напряжение логического "0", при котором на выходе второго ключа 12 шесть младших разрядов имеют значение логического "0". а шесть старших разрядов соответствуют параллельному шестиразрядному цифровому коду, который поступает на первый вход второго ключа 12, С выхода второго ключа
12 параллельный двенадцатиразрядный цифровой код поступает на первый вход сумматора-вычитателя 13, на третий вход ко<орого поступает парэппепьнь<й двенадца гиразпядн>,<и код с «ь ,.<,0.1 »рвом ц<,клс «э<зерен« i АЧХ форf1« ðîâýòåïÿ двенад><э! ь газрядг в им K . зна <е>«1е лс:и <..ско< о 0 !. Нэ ><: о< вход y><>1с<тО .<>1 вы <>11» (»г!ч,. пос!/ <<О(ТОЛ Нг<ОЕ .I- IIIP >Ж,,!iÈ, . ",РОПСРЦИО> «<ЛЬ > < О е э м и .". >1 т - д е I,а;,, < 1 . < >1 ч е:. к О Й с О с т э В л я К <цей на первом ", Од:- с емы 9 сравнения, 60льше i Pк де схемы 9 срзвно:",.1, 10 с B70po<0 выхода схемы 9 сравнен«ч ><э<а в1срой вход сумматора-вычитатепя 13, Напряжение логического "0" нэ втором входе сумматора-вычитаг ля 13 оз><эча»r операцию сложения, при которой значение кода на псрвом входе складывается со значением кода на трет рМ входе сумматора-вычитателя 1 . ри этом происходит операция сложения значения кода нэ первом входе иэ значения кода нэ третьем входе сумматора-вычитатепя 13. С вь<хсда сумма ора-вычитателя 13 поосуммированныи (в соответствии со знаком) параллельный двенэдцатираэрядный цифровой код г!Ос1упает на первый вход блока 14 триггеров. на второй вход которого посту<-,ает тактовый ил<пульс (фиг.3в), который совпадает с третьим тактовым импульсом, поступающим на третий вход преобразователя 11 напряжение-код (фиг.2ж). По фронту 1626090 25 55 этого тактового импульса происходит запоминание параллельного двенадцатиразрядного цифрового кода, значение которого устанавливаются на прямых выходах блока 14 триггеров (фиг.Зг) и поступает на первый вход схемы 15, на второй вход которой поступает напряжение логической "1", Значение параллельного двенадцатиразрядного цифрового кода устанавливаегся на выходе схемы И 15 без изменения и поступает на второй вход ОЗУ 16. По адресу, выставляемому на выходе блока 20 формирования адреса записи и считывания (фиг.Зд), который поступает на первый вход ОЗУ 16 и импульса записи с выхода схемы 21 совпадения (фиг.Зз), который поступает на третий вход ОЗУ 16, происходит запись информации, которая подается на второй вход ОЗУ 16. На первый вход схемы 21 совпадения с выхода преобразователя 22 частота — код поступает код частоты (фиг.Зж). Н . второй вход схемы 21 совпадения с выхода блока 20 формирования адреса записи и считывания поступает код адреса записи, котОрый увеличивает свое значение на единицу с приходом на его вход последующего нечетного строчного синхроимпульса (фиг.2б). На третий вход схемы 21 совпадения поступают четные строчные синхроик— пульсы (фиг.2в). При совпадении кодов на первом и втором входах с приходом четного строчного синхроимпульса на третий вход схемы 21 совпадения на ее выходе формируется импульс записи (фиг.33), KQTopI) и поступает на третий вход ОЗУ 16. Частота получаемых отсчетов F< АЧХ формирователя определяется верхней чаев тотой огибающей частотной характеристики 4 и скоростью изменения частоты 1 генератора гармонического сигнала, а именно Fp = 2k/f>. С частотой Fp происходит запуск преобразователя 22 частота — код, запуск преобразователя 11 напряжение — код и коммутация первого ключа 10, Таким образом сканируется весь частотный диапазон от f> до 4 с частотой отсчетов F< и происходит запись в ОЗУ 16 АЧХ устройства. Тактовые импульсы с частотой F< с второго выхода генератора 23 гармонического сигнала поступают на вход блока 26 синхронизации (фиг.2е), В момент совпадения тактового импульса F< с первым нечетным строчным синхроимпульсом образуются импульсы запуска на третьем, четвертом, пятом, седьмом и восьмом выходах блока 26 синхронизации (фиг.2г,ж,э и Зв,е). При последующих циклах измерения, начиная с второго, сигнал в виде постоянного напряжения, пропорционального амплитуде гармонической составляющей, поступает на первый вход схемы 9 сравнения, на вгорой вход которой поступает постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде этой же гармонической составляющей предыдущего цикла измерения, С первого выхода схемы 9 сравнения разностное напряжение через первый ключ 10 поступает на первый вход преобразователя 11 напряжения-код. Так как амплитуда раэностного напряжения во много раз меньше амплитуд постоянных напряжений, пропорциональных амплитуде гарме иче.кой составляющей при текущем и предшествующем циклах измерений. диапазоны входных напряжений АЦП 11 при последу.1щих циклах измерения, начиная с второго, следует уменьшить до величины соответ (;1 аующе го возможному максимал ьно 1у разностному напряжению. Этот диапазон входных напряжений выбирается равным шагу АЦП 11 при первом цикле измерения. Для этого на его третий вход поступает напряжение логической "1". С выхода АЦП 11 параллельный шестиразр дный цифровой код поступает на первый вход второго ключа 12, нп второй вход ко1орого поступает напряжение логической "1", при котором на выходе второго ключа 12 шесть старших разрядов имеют значение ;,о; ического "0", а шесть младших разрядов соответствуют шестиразрядному цифровому коду, который постуг„лет на первый вход второго ключа 12. С выхода второго ключа 12 параллельный дяенадц". иразряднь,й цифровой код поступает на первый вход сумматора-вычитателя 13, на третий вход которого поступает параллельный две, адцатиразрядный цифровой код с выхо,.а ОЗУ 16 (при последующих циклах изм рения А 1Х формирователя двенадцатиразрядн ый цифровой код имеет значение, пропорциональное амплитуде гармонической составляющей предшествующего цикла измерения). В остальном работа при втором и последующих циклах измерения совпадает с работой при первом цикле измерения, Перед началом работы происходит запись логического "0" во все разряды ОЗУ 16 пу тем подачи логического "0" на второй вход схемы И 15, на выходе которой все двенадцать разрядов имеют значение логического "0" и поступают на второй вход ОЗУ 16, Считывание на индикатор АЧХ формирователя происходит следующим образом. Блок 20 формирования адреса записи и считывания вырабатывает код адреса считывания (фиг.Зд), который поступает на первый вход ОЗУ 16, и с приходом на четверть й 1626098 10 вход ОЗУ 16 импульса считывания (фиг.2г) с частотой, соответствующей нечетному синхроимпульсу, происходит сквозное считывание информации иэ ОЗУ 16. С выхода ОЗУ 16 информация в виде параллельного двенадцатиразрядного цифрового кода через преобразователь 17 код— временной интервал поступает на первый вход второго сумматора 18. Одновременно 10 код адреса считывания поступает на второй вход блока 19 формирования метки. Блок 19 формирования метки с приходом на его первый вход нечетного строчного синхроимпульса вырабатывает сигнал-мет- 15 ку, поступающий на второй вход второго сумматора 18. Этот сигнал необходим для индикации текущего положения на частотной оси, Блок 26 синхронизации вырабатывает 20 строчный и кадровый синхроимпульсы, поступающие с первого выхода блока 26 синхронизации на третий вход второго сумматора 18. Таким образом, на выходе второго сумматора 18 получается полный 25 видеосигнал, который можно подать на видеоусилитель любого видеоконтрольного устройства. На экране индикатора видеоканального устройства AVX формироьзгеля индицируется в виде вертикальных линии, З0 огибающая которых описывает функцию; .— меренной АЧХ. Формула изобретения 5 .) 3 Устройство для испытания изделий на случайную вибрацию, содержащее последовательно соединенные генератор шума, широкополосный фильтр, первый сумматоп формирователь широкополосного случай- 40 ного сигнала, следящий режектирующий фильтр и усилитель мощности, последовательно соединенные оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ), преобразователь код временной интервал и второй сумма- 45 тор, блок синхронизации, блок формирования метки, блок формирования адреса записи и считывания, преобразователь частота — код, следящий полосовой фильтр, первый вход которого подключен к выходу 50 формирователя широкополосного сигнала, генератор гармонического сигнала, к первому выходу которого подключены второй вход первого сумматора, управляющие входы следящих режектирующего и полосового фильтров и первый вход преобразователя частота — код, и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), в1орой вход второго сумматора подключен к выходу блока формирования метки, третий вход второго сумматора подключен к первому выходу блока синхронизации, второй выход которого подключен к входу блока формирования адреса записи и считывания и к первому входу блока формирования метки, второй вход которого подключен к выходу блока формирования адреса записи и считывания и к первому входу ОЗУ, третий выход блока синхронизации подключен к второму входу преобразователя частота — код, четвертый выход блока синхронизации подключен к первому входу АЦП, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности измерения амплитудно-частотной характеристики, в него введены последовательно соединенные детектор, вход которого подключен к выходу следящего полосового фильтра„схема сравнения, первый ключ, выход которо о подключен к второму входу АЦЛ, последовательно соединенные второй ключ, первый вход которого подключен к выходу АЦП сумм".òîî-вычитатель, блок тр ггеров, схгма И, выход которой подключен к второму входу ОЗУ, последо; ательно с;-. диненные ци<11роа налоговый прообразов„1ель, вход которого подключен к виходу ..1ЗУ, и фильтр IIL13KovI част ITbl, выход кот . ого подключен к второму входу с;: мы сравнения, второй выход отарой подключен к второму входу сумматора-вычитате.,я, третий вход которого подключен к выходу ОЗУ, и схема,совпадения, первый вход которой подключен к выходу преобраэов=.теля часто а — код, второй вход — к выходу блока формирования адреса записи и считывания, а выход — к третьему входу ОЗУ, пятый выход блока синхронизации подключен к четвертому входу ОЗУ, шестой выход — к второму входу схемы И, седьмой выход — к второму входу блока триггеров, восьмой выход — к третьему входу АЦП и к второ,1, входу второго ключа, девятый выход — к третьему входу схемы совпадения, десятый выход — к второму входу первого ключа, а вход блока синхронизации подключен к второму выходу генератора гармонического сигнала.! ) 4(од 4 II! ! 6 U д 8 0 д и е LI l I !!1 Иод Ц„ 162б098 Фиг.2! 1 1 I >>IlltrodlO +к Зй 1626098 Составитель К.Тавлинов Техред М.Моргентал Корректор М. Самборская Редактор А.Козориз Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 271 Тираж 354 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
