Устройство для виброиспытаний
Изобретение относится к виброиспытательной технике и может быть использовано для ускоренного определения частотных характеристик. Цель изобретения - повышение точности определения частотных характеристик путем введения цепи стабилизации отклика изделия. Первый вибропреобразователь 4, согласующий усилитель 5 и первый гетеродинный сопровождающий фильтр 6 образуют цепь стабилизации воздействия на испытуемое изделие 16, управляя выходной амплитудой генератора 1. Первый и второй амплитудные детекторы 11 и 15, делительный блок 12, аналоговый перемножитель 13 и блок 14 задания скорости развертки образуют цепь стабилизации отклика изделия, управляя скоростью развертки генератора 1. Блок 7 вычислений осуществляетрешениесистемы дифференциальных уравнений этой колебательной системы и фиксирует частотные характеристики изделия, 2 ил. Ј О ел VI ю ю 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)э 6 01 М 7/00
ГОСУДАРСТВЕ Н-Пэгй КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4653254/28 (22) 22.02.89 (46) 23.06.91. Бюл. 3Ф 23 (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. М.К. Янгеля (72) А,В. Голенко, А,И. Кулишов, И.Ш, Невлюдов, Н.Г. Оганесян и А.И. Хянникяйнен (53) 620.178.5(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1366897, кл. G 01 М 7/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОИСПЫТАНИЙ (57) Изобретение относится к виброиспытательной технике и может быть использовано для ускоренного определения частотных характеристик. Цель изобретения — повышение точности определения частотных ха... Ы, 1657998 А1 рактеристик путем введения цепи стабилизации отклика иэделия. Первый вибропреобраэователь 4, согласующий усилитель 5 и первый гетеродинный сопровождающий фильтр 6 образуют цепь стабилизации воздействия на испытуемое изделие 16, управляя выходной амплитудой генератора 1.
Первый и второй амплитудные детекторы
11 и 15, делительный блок 12. аналоговый перемножитель 13 и блок 14 задания скорости развертки образуют цепь стабилизации отклика изделия, управляя скоростью развертки генератора 1. Блок 7 вычислений осуществляет решение системы дифференциальных уравнений этой колебательной системы и фиксирует частотные характеристики изделия. 2 ил.
1657998
Изобретение относится к виброиспытательной технике и может быть использовано для ускорения определения частотных характеристик испытуемого изделия.
Целью изобретения является повышение точности определения частотных характеристик изделия путем введения цепи стабилизации отклика иэделия.
На. фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — схема блока интегрирбвания.
Устройство для виброиспытаний содержит последовательно соединенные генератор 1, усилитель 2 мощности и вибратор 3. последовательно соединенные установленный на вибраторе первый вибропреобраэователь 4, первый согласующий усилитель 5, первый гетеродинный сопровождающий фильтр 6 и блок 7 вычислений, последовательно соединенные второй вибропреобразователь 8, второй согласующий усилитель
9 и второй гетеродинный сопровождающий фильтр 10, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму и третьему входам блока 7 вычислений, последовательно соединенные первый амплитудный детектор 11, делительный блок 12 и аналоговый перемножитель 13, блок 14 задания скорости развертки и второй амплитудный детектор 15.
Вторые входы первого 6 и второго 10 гетеродинных сопровождающих фильтров объединены и подключены к второму выходу генератора 1, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к четвертому и пятому входам блока 7 вычиглений. Входы первого 11 и второго 15 амплитудных детекторов подключены соответственно к выходам первого 4 и второго 8 вибропреобразователей.Выход второго амплитудного детектора 15 подкл юче н к второму входу делительного блока 12.Блок
14 задания скорости развертки подключен к второму входу аналогового перемножителя 13, выход которого подключен к второму входу управления генера1ора 1. Второй вибропреобраэователь 8 предназначен для установки на испытуемом объекте 16, Блок 7 вычислений может содержать последовательно соединенные фазовый детектор 17, функциональный блок 13 CQS первый аналоговый перемножитель 19, ггервый д ительный блок 20, первый сумматор
21, первый умножитель 22, первый 23, второй 24, третий 25 и четвертый 26 блоки интегрирования, второй делительный блок 27, функциональный блок 28 arctg и первый самописец 29, последовательно соединенные первый инвертор 30, второй аналоговый перемножитель 31, третий делительный блок
32, второй сумматор 33, второй умножитель
34, пятый 35, шестой 36, седьмой 37 и восьмой 38 блоки интегрирования, первый квадратор 39, третий сумматор 40, функциональный блок 41 и второй самописец 42. последовательно соединенные блок
43 дифференцирования, второй квадратор
44 и четвертый делительный блок 45, последовательно соединенные пятый делительный блок 46 и второй инвертор 47, шестой делительный блок 48, седьмой делительный блок 49, функциональный блок 50 S1N и третий квадратор 51, Второй вход первого аналогового перемножителя 19 подключен к выходу первого инвертора 30. К второму входу второго аналогового перемножителя
31 подключен выход функционального блока 50 SIN, вход которого подключен к выходу фазового детектор- 17, Вход третьего квадратора 51 и первый вход седьмого делительного блока 49 объединены и подключены к выходу четвертого блока 26 интегрирования. Выход квадратора 51 подключен к второму входу третьего сумматора 40.
Вторые входы первого 20, третьего 32 и седьмого 49 делительных блоков объединены и подключены к выходу второго квадратора 44. Второй и третий входы первого сумматора 21 подключены соответственно к выходам шестого 48 и седьмого 49 делительных блоков, Второй и третий входы второго сумматора ЗЭ подключены соответственно к выходам четвертого делительного блока
45 и второго инвертора 47, Первый и второй входы пятого делительного блока 46 подключены соответственно к выходам блока
43 дифференцирования и второго блока 24 интегрирования. Первый и второй входы шестого делительного блока 48 подключены соответственно к выходам блока 43 дифференцирования и шестого блока 36 интегрирования, Второй вход четвертого делительного блока 45 и второй вход второго делит льног0 блока 27 объединены и подключены к выходу восьмого блока 38 интегрирования.
Первый и второй входы фазового детектора 17 являются соответс|венно первым и вторым входами блока 7 вычислений, третьим входом которо о является вход первого интегратора 30. Вторые входы первого 29 и второго 42 самописцев обьединены и являются четвертым входом блока 7 вычислений, пятым входом которого являются обьединенные вторые входы с первого по восьмой блоков 2"-26 и 35-38 ин:егрирования.
Ка кдый иэ восьми блоков интегрирования (фиг. 2) может содержать последовательно соединенные первый интегратор 52, 1657998 инеертор 53, первый аналоговый перемножитель 54, второй интегратор 55 и сумматор
56, последовательно соединенные первый дифференциатор 57 и второй дифференциатор 58, выход которого подключен к второму входу первого аналогового перемножителя, и второй аналоговый перемножитель 59, перв1.й и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого интегратора 52 и первого дифференциатора 57. Выход второго аналогового перемножителя 59 подключен к второму входу сумматора 56 выход которого является выходом каждого блока интегрирования.
Вход первого интегратора 52 является первым входом каждого блока интегрирования, а вход первого дифференциатора 57— вгорым входом каждого блока интегрирования, Устройство работает следующим образом.
Электрический сигнал с выхода генератора 1 после усилителя 2 мощности преобразуется вибратором 3 в механические колебания, амплитуда которых стабилизируется цепью компрессии первый вибропреобразователь 4 — первый согласующий усилитель 5 — первый гетеродинный сопровождающий фильтр б — первый вход блока управления генератора 1. Первый гетеродинный сопровождающий фильтр б перестраивается по сигналу с генератора 1 с целью селекции основной частоты вибрации. Установленный на испытуемом изделии 16 второй вибропреобразователь 8 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный отклику изделия на приложенное воздействие, который после второго согласующего усилителя 9 подается на первый вход второго гетеродинного сопровождающего фильтра 10. Этот же сигнал через второй амплитудный детектор 15 поступает на второй вход делительного блока
12, на первый вход которого через первый амплитудный детектор 11 поступает сигнал с выхода первого вибропреобразователя 4, Выходы делительного блока 12 и блока 14 задания скорости развертки частоты подключены к входам аналогового перемножителя 13, соединенного выходом с вторым входом управления генератора и управляющего скоростью развертки его частоты, Первый 11 и второй 15 амплитудные детекторы, делительный блок 12, аналоговый перемножитель 13 и блок 14 задания скорости развертки образуют цепь стабилизации отклика изделия.
Динамическая комплексная передаточная функция испытуемого изделия И/д(в), получающаяся при действии силы иэменяющейся частоты со скоростью Ч и, и комплексная передаточная функция изделия W(J в)—
"истинная" передаточная функция изделия, которая может быть получена при действии
5 на изделие силы постоянной частоты или изменяющейся с очень малой скоростью, связаны отношением (2) W< (J cu ) = W (J or ) — J Ч о !
О гав ! ч2 Фбаж1 (1)
8 " BW4 если на изделие действует внешняя сила постоянной амплитуды, то дз or
Re И/я(Jи) — cos р(и), 1 Wä(J в) — -- sIn р(и), В а
20 где ЯеИ/д(J в), 1гпИ/д(J в) — действительная и мнимая части соответствующей функции; д, (и) — амплитуда отклика на частоте воздействия:
10 (в ) — фазовый сдвиг между вынужденными колебаниями испытуемого изделия 16 и воздействием со стороны еибратора 3.
Аналогичные соотношения имеют место и для функции Wn(J or):
ReW(J в) = д1(в ) /Вв, ImW(J и)= д (or)/Ва, где д1. д г — неизвестные функции, подлежащие определению е реальном масштабе
35 Р™НИ ПР
Заменяя в (1) функции Wp(J в) и И/О в ) на их представления из действительных и мнимых частей и приравнивая соответственно . действительные и мнимые части слева и
40 справа в (1), получаем исходную систему дифференциальных уравнений, использующихся в устройстве для устранения искажения АЧХ и ФЧХ испытуемого иэделия 16: да (в) со$ ф(и) = д1 (и) +
45 ФА(в 1, т Фд (в)
ДаЯ 8 ДИ,4 д. (и) sin p(в) =А(и) + iPä (в > чг ФА(со
3QP 8 8W4
Электрический сигнал, пропорциональный амплитуде отклика иэделия д, (в) на часте or (t). снимается с оторого выхода второго гетеродинного сопровождающего фильтра
55 10, а электрический сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу между вынужденными колебаниями испытуемого изделия 16 и колебаниями вибратора 3, снимается с выхода фазового детектора 17 блока 7 вычислений, подключенного соответственно входами к
1657998
10
20 первым выходам первого 6 и второго 10 гетеродинных сопровождающих фильтров.
Соответствующие преобразования указанных сигналов функциональным блоком 18
COS первым инвертором 30, первым аналоговым перемножителем 19 и функциональным блоком 50 SIN, вторым аналоговым перемножителем 31 дают на выходах первого
19 и второго 31 перемножителей ссютветственно сигналы дв (Qf) sin p(co) и ов(N)
cos p(co), т.е, левые части уравнений (2) с обратнымзнаком. Запишем систему (2) в нормальном виде
Фд (вхв 8 d () „ II Фф(вхв
BW4 г Чщ — —,А (г ) cos p(c0), 8 (3) 2 в.ввв(ttt} 8 в 8 ФА(вх
g>4 ) 2 1/щ доЯ вЂ” — дв (ж) sir) p(e) .
v2
Поскольку аналоговые системы решения дифференциальных уравнений осуществляют интегрирование по времени, а данная система уравнений включает частные производные по круговой частоте. необходимо произвести некоторые преобразования, Для этого запишем уравнение функционирования интегратора
Овых =)Uexdt; Uex = 5Uexd и) (т).
Необходимо перейти от интегрирования по частоте к интегрированию по времени
U,- = U..d (в) =) и- (в) (в, согласно правилу интегрирования по частям г
)0вх QI(t)dt= ttt (t)(Uвхdt — ((Ивхdt)ttt (t)dt, т.е.
)0вхО м(с)= в(т) 0вхс1т- l(Uexdt) О.) (t)dt.
Блоки 23-26 интегрирования, служащие для понижения порядка производной первого уравнения (3), и блоки 42-45 интегрирования, служащие для понижения порядка второго уравнения (3), совместно с делительными блоками 20, 32, 45 — 48, вторым инвертором 47, первым 21 и вторым 33 сумматорами и первым 22 и вторым 34 умножителями соединены по схеме решения системы дифференциальных уравнений (3).
Необходимые электрические сигналы, пропорциональные скорости развертки частоты, получаются путем дифференциации блоком 43 дифференцирования напряжения, пропорционального частоте, снимаемого с выхода блока развертки частоты генератора 1, с дальнейшим возведением в квадрат вторым квадратором 44.
В момент, соответствующий началу решения, одновременно все блоки интегрирования переключаются иэ режима обнуления в рабочий режим.
На выходах четвертого 26 и восьмого 38 блоков интегрирования соответственно получаются электрические сигналы, пропорциональные д1(щ ) и д2 (с()).
Первый 39 и третий 51 квадраторы, третий сумматор 40 и функциональный блок 41
V вычисляют функцию вида
arg W (J и) = агстц и> т.е. значение ФЧХ на частоте cu(t), которое фиксируется первым самописцем 29. Таким образом, первый 29 и второй 42 самописцы соответственно фиксируют истинные, а не искаженные ФЧХ и АЧХ испытуемого изделия. Формула изобретения Устройство для виброиспытаний, содержащее последовательно соединенные генератор, усилитель мощности и вибратор, последовательно соединенные установленный на вибраторе первый вибропреобразователь, первый согласующий усилитель, первый гетеродинный сопровождающий фильтр и блок вычислений, последовательно соединенные второй вибропреобразователь, второй согласующий усилитель и второй гетеродинный сопровождающий фильтр, второй выход первого гетеродинного сопровождающего фильтра подключен к первому входу управления генератора, первый и второй выходы второго гетеродинного сопровождающего фильтра подключены соответственно к второму и третьему входам блока вычислений, вторые входы первого и второго гетеродинных сопровождающих фильтров объединены и подключены к второму выходу генератора, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к четвертому.и пятому входам блока вычислений, второй вибропреобразователь предназначен для связи с испытуемым иэделием, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения частотных характеристик иэделия, оно снабжено последовательно соединенными первым амплитудным детектором, делительным блоком и налоговым перемножи10 1657998 Составитель В, Козлов Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова Редактор В. Петраш Заказ 1709 Тираж 365 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР f13035, Москва, Ж-35, Раумккая наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 телем, вторым амплитудным детектором и блоком задания скорости развертки, выход которого подключен к второму входу аналогового перемножителя, выход второго амплитудного детектора подключен к второму 5 входу делительного блока, входы первого и второго амплитудных детекторов подключены соответственно к выходам первого и второго вибропреобразователей,генератор выполнен с вторым входом управления, который подключен к выходу аналогового перемножителя.
