Устройство для бесконтактного возбуждения авторезонансных колебаний самолетных конструкций

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для технической диагностики авиационных конструкций в процессе усталостных испытаний и эксплуатации, Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет определения типа повреждения. Указанная цель достигается посредством измерения активной мощности силовозбудителей при неизменном уровне амплитуды колебаний нескольких резонансных тонов. Устройство имеет многоканальный контур возбуждения, включающий задающий генератор 1, фазоинвертор 3, блок 4 переключения , первый коммутатор 5, усилители 6 мощности, каждый из которых имеет два подканала, силовозбудители, состоящие из двух электромагнитов 10. Контур обратной связи и наблюдения выполнен многоканальным (по числу каналов возбуждения). Управление возбуждением и измерением И Os VI СЛ V4 сЈ ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1675716 А2 (51)5 G 01 М 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ц jf, / у@

ОП И САН И Е И ЗОБ РЕТЕ H ling

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1598641 (21) 4699044/28 (22) 31.05.89 (46) 07.09.91. Бюл. ¹ 33

М

Сп

К) (72) Н.Ф.Хильченко, А.П.Бойко, С.С,Фатеев, П П,Ковель, Ю.А.Полевой и В.А.Комаров (53) 620.178,53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 733443, кл, G 01 М 7/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1598641, кл. G 01 М 7/00, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ВОЗБУЖДЕНИЯ АВТОРЕЗОНАНСН ЫХ КОЛЕБАНИЙ САМОЛЕТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (57) Изобретение относится к испытатель- ной технике и может быть использовано для технической диагностики авиационных конструкций в процессе усталостных испытаний и эксплуатации, Целью изобретения является повышение достоверности контроля эа счет определения типа повреждения.

Указанная цель достигается посредством измерения активной мощности силовоэбудителей при неизменном уровне амплитуды колебаний нескольких резонансных тонов, Устройство имеет многоканальный контур возбуждения, включающий задающий генератор 1, фаэоинвертор 3, блок 4 переключения, первый коммутатор 5, усилители 6 мощности, каждый из которых имеет два подканала, силовоэбудители, состоящие иэ двух электромагнитов 10. Контур обратной связи и наблюдения выполнен многоканальным (по числу каналов возбуждения).

Управление возбуждением и измерением

1675716

25

40 осуществляется коммутатором 23 режимов по командам микроЭВМ 21. Поддержание постоянного уровня амплитуды колебаний производится микроЭВМ 21 по"".ðåäñòâîì подбора коэффициентов усиления каналов возбуждения. Измерение и регистрация активной мощности силовозбудителей производится в непрерывном режиме, Дефектность авиационньх конструкций и тип повреждения определяются по изменению

Изобретение отнссится к испытательной технике, может быть использовано для технической диагностики авиационных конструкций в процессе усталостных испытаний и эксплуатации и является усовершенствованием устройства по авт.св.

М 1598641.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет диагностики типа повреждения конструкции, На чертеже представлена структурная схема устройства для бесконтактного возбуждения авторезонансных колебаний самолетных конструкций.

Устройство содеожит задающий генератора 1 гармонического сигнала с блоком 2 управления и фазоинвертором 3, блок 4 переключения, входы которого соединены с выходами генератора 1 гармонического сигнала и фазоинвертора 3, первый коммутатор 5, N каналов возбуждения, выполненных в виде усилителя 6 мощности с двумя подканалами и элементом 7 управления, ферромагнитного якоря 8, предназначенного для размещения на конструкции 9, и двух электромагнитов 10, расположенных симметрично относительно ферромагнитного якоря 8 и подключенных к выходам соответствующих подканалов усилителей 6 мощности, N каналов контроля, выполненных в виде последовательно соединенных вибропреобразователя 11, предназначенного для размещения на конструкции, предварительного усилителя 12 со схемой 13 управления и фазового детектора 14, второй вход которого соединен C соответствующим усилителем 6 мощности, блок 15 сравнения, управляющие входы которого соединены с входами схем 13 управления, N фазовращателей 16 с, ячейками 17 управления, последовательно соединенные второй коммутатор 18, частотомер 19 и регистратор

20, последовательно соединенные управляпервоначальной, определяемой до начала испытаний или эксплуатации активной мощности силовозбудителей за период колебаний при постоянном уровне амплитуды колебаний. Увеличение активной мощности свидетельствует о появлении повреждений, проявляющихся в увеличении диссипативных свойств конструкции, уменьшение — о появлении повреждений, снижающих жесткость конструкции. 1 ил. ющую микроЭВМ 21 и аналого-цифоовой преобразователь 22 (АЦП). первый вход которого соединен с выходом блока 15 сравнения, коммутатор 23 режима, вход которого соединен с выходом АЦП 22, а соответствующие управляющие выходы — с входами блока 2 управления, блока 4 переключения и элементов 7 управления, семь ключей 2430, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами коммутатора 23 режимов, входы и выходы первого— соответственно с выходами блока 4 переключения и входами первого коммутатора 5, второго — соответственно с выходами фазовых детекторов 14 и соответствующими вторыми входами АЦП 22, третьего соответственно с выходами предварительчых усилителей,12 и входами блока 15 сравнения, четвертого — соответственно с выходами предварительных усилителей 12 и входами фазовращателей 16, пятого— соответственно с выходами фаэовращателей 16 и входами первого коммутатора, шестого — соответственно с выходами фазовых детекторов 14 и входами ячеек 17 управления, и седьмого — соответственно с выходами четвертого ключа 27 и входами второго коммутатора 18, измерители 31 силы тока и измерители 32 напряжения, включенные в электрические цепи электромагнитов 10 каналов возбуждения, последовательно соединенные блок 33 выделения мощности, измеритель 34 и регистратор 35 активной мощности, и N двухканальных ключей 36, соединяющих измерители 31 тока и измерители 32 напряжения с входами блока 33 выделения мощности.

Управляющие входы двухканальных ключей 36 соединены с дополнительными выходами коммутатора 23 режимов, а выходы предварительных уилителей 12 — c дополнительными входами АЦП 22.

1675716

При проведении усталостных испытаний авиационных конструкций устройство работает следующим образом.

Первоначально выбирается структура контура силовозбуждения, обеспечивающая энергетический максимум для каждой из возбуждаемых резонансных частот. flo команде управляющей микроЭВМ 21 коммутатор 23 режимов включает в работу блок

2 управления, изменяющий частоту генератора 1, и подает управляющие сигналы на входы блока 4 переключения и первого коммутатора 5, формирующих в зависимости от номера возбуждаемого резонансного тона структуру контура силовозбуждения путем включения соответствующих каналов возбуждения и установления между ними необходимого сдвига фаз (О или л). При этом сигналы от генератора 1 поступают через усилитель 6 мощности на электромагниты

10 силовозбудителей каждого из подключенных каналов. Каждый из подканалов усилителя 6 мощности с подключенным к нему электромагнитом 10 работает в течение полупериода колебаний в зависимости от полярности входного сигнала. Под действием магнитного поля ферромагнитный якорь 8 притягивается поочередно к одному из электромагнитов 10 силовозбудителя. Конструкция 9 выходит на режим вынужденных колебаний, Снимаемые с закрепленных на конструкции 9 вибропреобразователей 11 сигналы подаются на усилители 12 и далее на первые входы фазовых детекторов 14, вторые входы которых связаны с выходом усилителя 6 мощности одноименного канала, Сигнал с выхода фазового детектора 14, пропорциональный по величине разности

Фаз поступающих íà его входы сигналов. подается через аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователь 22 на микроЭВМ 21. Выделение резонансного режима осуществляется микроЭВМ 21 по выбранному обобщенному критерию фазового резонанса путем сканирования частоты и подбора амплитуд вынуждающих сил, для чего по командам микроЭВМ 21 коммутатор 23 режимов поочередно включает управляющие элементы 2 и 7 соответственно генератора 1 и усилителя 6 мощности, Далее блоком 15 сравнения, в котором сигналы вибропреобразователей 11 сравниваются с пороговым значением входного сигнала, обеспечивающим срабатывание усилителя 6 мощности, и схемой 13 управления уставлива ются коэффициенты усиления усилителей 12, обеспечивающие устойчивый режим автоколебаний, По команде микроЭВМ 21 коммутатор 23 замыкает цепи положительной обратной связи и измерения частоты резонансных колебаний (ключи 24, 26 размыкаются, а ключи 27, 28, 29, 30 замыкаются), Колебательная система переходит на авто5 резонансный режим работы. Фазовращателями 16 устанавливается необходимое фазовое соотношение. Измерение и регистрация частоты резонансных колебаний осуществляется частотомером 19 и

10 регистратором 20, сигнал на которые поступает от вибропреобразователей 11 через второй коммутатор 18.

Выбор уровня возбуждения производится управляющей программой микроЭВМ

15 21 путем пропорционального изменения коэффициентов усиления усилетелей 6 мощности. В процессе испытаний микроЭВМ

21 обеспечивает поддержание постоянной амплитуды колебаний конструкции 9, для

2р чего усиленные силителем 12 сигналы вибропреобразователей 11 сравниваются в микроЭВМ 21 с программным значением.

При появлении рассогласования по команде микроЭВМ 21 коммутатор 23 режимов включает регулирующие элементы усилетелей 6 мощности, которые изменяют коэффициенты усиления каналов возбуждения до значений, обеспечивающих неизменный уровень амплитуды колебаний в точках наблюдения. Измерителями 31 силы тока и измерителями 32 напряжений соответствующих каналов возбуждения снимаются соответствующие сигналы с электрической цепи электромагнитов 10 и подаются на блок 33 выделения активной мощности, с которого выработанный сигнал выводится на измеритель 34 активной мощности электромагнита 10 (за период колебаний) и далее на регистратор 35 активной мощности.

40 Последние функционируют в непрерывном режиме, начиная с выхода системы на режим авторезонансных колебаний. При программном изменении уровня возбуждения в процессе усталостных испытаний коммута45 тор 23 режимов по команде микооЭВМ 21 размыкает двухканальные ключи 36 на время, равное времени переходного процесса, Появление в процессе усталостных испытаний конструкции повреждений, проявляющихся в изменении ее жесткостных параметров, определяется по уменьшению активной мощности электромагнитов 10, определяемой до начала испытаний, а повреждений, проявляющихся в увеличении

55 диссипативных сил — по увеличению активной мощности при неизменной амплитуде колебаний. Повреждения типа изменения локальной жесткости могут определяться также по изменению частот авторезонансных колебаний конструкции.

1675716

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного возбуждения авторезонансных колебаний самолетных конструкций по авт.св. N. 1598641, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет диагностики типа повреждения конструкции, оно снабжено цепями

Составитель А.Паникленко

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Л.Бескид

Редактор С.Кулакова

Заказ 2995 Тираж 341 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Работа устройства при его использовании для периодической технической диагностики авиационных конструкций в процессе эксплуатации отличается тем, что отпадает необходимость проведения обзора вынужденных колебаний для определения резонансных частот. поддержания постоянной амплитуды колебаний каждого канала возбуждения, выполненными в виде аналого-цифрового преобразователя, соединяющего выход

5 предварительного усилителя каждого канала с микроЭВМ, измерителями силы тока и измерителями напряжения, связанными с электрическими цепями электромагнитов каналов возбуждения N, двухканальными клю10 чами, блоком выделения активной мощности, входы которого через двухканальные ключи соединены с измерителями силы тока и измерителями напряжения, и последовательно соединенными измерите15 лем, вход которого соединен с выходом блока выделения активной мощности, и регистратором активной мощности.