Камертонный стенд с импульсным возбуждением

 

Изобретение относится к виброиспытательной технике. Цель изобретения - повышение точности поддержания заданного уровня амплитуды воспроизводимой вибрации . Запуск стенда осуществляется нажатием кнопки 10. После отпускания кнопки 10 ветви камертона начинают совершать слабо затухающие (ввиду высокой добротности камертона 2) колебания, которые воспринимаР- П ются виброизмерительным преобразователем 24, связанным с камертоном 2. Напряжение с выхода виброизмерительного преобразователя 24 после прохождения полосового фильтра 25 дополнительно подается на вход двухполупериодного детектора 32 и преобразуется в постоянное напряжение , величина которого пропорциональна колебаниям камертона 2 и которое подается на один из входов вычитающего усилителя 33. На другой вход усилителя 33 подается опорное напряжение U0n. В зависимости от изменения разности напряжений нэ входе усилителя 33 изменяются выходное сопротивление оптронной пары 30 и время задержки выходных импульсов одновибратора 29. Тем самым обеспечивается изменение момента подачи импульсов возбуждения относительно момента достижения камертоном максимальных скоростей. Следовательно , осуществляется быстродействующая стабилизация заданного уровня амплитуды воспроизводимой вибрации Требуемый уровень амплитуды воспроизводимой вибрации задается выбором значения опорного напряжения Don- 1 ил. (/ С о со ю 00 го

СОЮЗ СОВГТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К (21) 4406075/28 (22) 07.04.88 (46) 07.10.91. Бюл, N 37 (71) Отраслевая научно-исследовательская лаборатория "Дистанционная диагностика"

Института общей физики — Института геохимии и аналитической химии АН СССР при

Наманганском педагогическом институте им. Хамзы (72) B,А,Галкин, В.В.Добросельский, П,В.Добросельский, А.С.Магаршак, T.Ã.Мусабаев, А.В.Пуш и Б.А.Станковский (53) 534.08 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1613088, кл. G 01 М 7/00, 25.12.87, (54) КАМЕPTOННЫЙ СТЕНД С ИМПУЛbСНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ (57) Изобретение относится к виброиспытательной технике. Цель изобретения — повышение точности поддержания заданного уровня амплитуды воспроизводимой вибрации. Запуск стенда осуществляется нажатием кнопки 10. После отпускания кнопки 10 ветви камертона начинают совершать слабо затухающие(ввиду высокой добротности камертона 2) колебания, которые воспринима„„. )Ц„„1682821 А1 ются виброизмерительным преобразователем 24, связанным с камертоном 2. Напряжение с выхода виброизмерительного преобразователя 24 после прохождения полосового фильтра 25дополнительно подается на вход двухполупериодного детектора

32 и преобразуется в постоянное напряжение, величина которого пропорциональна колебаниям камертона 2 и которое подается на один из входов вычитающего усилителя

33. На другой вход усилителя 33 подается опорное напряжение Upn. В зависимости от изменения разности напряжений на входе усилителя ЗЗ изменяются выходное сопротивление оптронной пары 30 и время задержки выходных импульсов одновибратора 29, Тем самым обеспечивается изменение момента подачи импульсов возбуждения относительно момента достижения камертоном максимальных скоростей. Следовательно, осуществляется быстродействующая стабилизация заданного уровня амплитуды воспроизводимой вибрации. Требуемый уровень амплитуды воспроизводимой вибрации задается выбором значения опорного напряжения U< . 1 ил.

1682821

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к камертонным стендам для испытаний на вибрацию ма логабаритных изделий и образцов материалов, а также для поверки и калибровки виброиэмерительных преобразователей и имитации виброударных процессов.

Цель изобретения — повышение точности поддержания заданного уровня амплитуды воспроизводимой вибрации, На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Камертонный стенд с импульсным возбуждением (фиг,1) включает основание 1, на котором закреплен камертон 2, снабженный гнездами для присоединения испытуемых объектов 3 и системой 4 измерения вибросмещений. Привод — система возбуждения резонансных колебаний камертона 2 — содержит статор из двух последовательно. соединенных катушек 5 возбуждения, каждая из которых размещена на соответствующем магнитопроводе 6 и установлена с возможностью магнитного взаимодействия с камертоном 2, изготовленным из магнитного материала и выполняющим благодаря этому дополнительную функцию якоря привода.

Катушки 5 возбуждвния на магнитопроводах 6 установлены с возможностью перемещения вдоль длины камертона 2 путем закрепления их на плите 7, перемещаемой и фиксируемой в направляющих 8, что обеспечивает возможность выбора положения горизонтальной плоскости симметрии А — А катушек 5 в области 1/1 = 0,2 ": 0,1.

Привод камертона включает также устройство 9 запуска камертона 2, содержащее последовательно соединенные кнопку 10 запуска. развязывающий диод 11 и источник 12 тока.

Блок питания привода выполнен в виде импульсного дозатора 13 возбуждения и óïравляющей им схемы 14 коммутации, содержащей делитель 15 частоты на четное число, устройство управления импульсным дозатором 13 возбуждения — дифференцирующий импульсный трансформатор 16 с входной обмоткой 17 и двумя парами выходных обмоток 18, 19 и 20, 21, имеющих одинаковое направление витков в каждой паре и противоположное направление витков в разных парах обмоток. Кроме этого, схема 14 коммутации содержит каналы 22 и 23 формирования опорной фазы и сдвигаемой опорной фазы 23. Канал 22 формирования опорной фазы содержит последовательно соединенные виброизмерител ьн ый преобразователь

24, связанный с камертоном 2, полосовой фильтр 25, усилитель-ограничитель 26 и

2G

55 дифференцирующую цепочку 27 с фиксирующим диодом 28, Канал 23 формирования сдвигаемой опорной фазы включает схему переменной задержки с двумя входами— одновибратор 29 с регулируемой длительностью импульса, один вход которого (S) соединен с выходом дифференцирующей цепочки 27. Через второй вход (точка В) одновибратора 29 с регулируемой длительностью импульса обеспечивается управление длител ьностью импул ьса одно вибратора, что достигается подключением оптрона 30 и диода 31 между входом R и неинвертирующим выходом одновибратора 29 с регулируемой длительностью импульса, Упомянутый канал 23, также содержащий схему управляемой задержки опорной фазы, выполненную в виде последовательно соединенных измерителя амплитуды — двухполупериодного детектора 32 и схемы сравнения с опорным напряжением — вычитающего усилителя 33. Вход двухполупериодного детектора 32 подключен к выходу полосового фильтра 25, а выход детектора 32 — к одному из входов усилителя 33, на второй вход которого подается опорное напряжение, а выход подключен к точке В.

Импульсный дозатор 13 возбуждения с тиристорами состоит из двух плеч, каждое из которых содержит источник 34 (35) тока, к выходу которого параллельно подключены конденсатор-накопитель 36 (37) восполняемой энергии и шунтирующий диод 38 (39), катод которого соединен с плюсовой клеммой источника 34 (35) тока, К выходу (+) источника 34 (35) тока подключены также последовательно соединенные между собой и включенные каждый в направлении пропускания тока источника 34 (35) первый

40 (41) и второй 42 (43) тиристоры. Между точками соединения первого 40 и второго 42 тиристоров одного плеча, а также первого

41 и второго 43 тиристоров другого плеча включен конденсатор-накопитель 44 колебательной энергии, а вторые тиристоры 42 и 43 обоих плеч соединены между собой и подключены к индуктивному элементу статора привода камертона — последовательно соединенным катушкам 5 возбуждения, образующим совместно с последовательно соединяемыми при коммутации тиристоров

40, 43 и 42, 41 конденсагорами-накопителями колебательной 44 и восполняемой 36 (37) энергии параллельный колебательный контур, Стенд содержит также устройство регистрации электрических сигналов от испытуемых объектов (на фиг.1 показано только одно такое устройство 45, включающее входной фильтр 46, обеспечивающий подав1682821

25

35

45

55 ление сигналов с частотой, выше частоты основных колебаний камертона 2, и регистрирующее устройство 47.

Камертонный стенд с импульсным возбуждением работает следующим образом, Запуск стенда осуществляется нажатием и отпускэнием кнопки 10, вызывающей протекание тока от источника 12 через развязывающий диод 11 в катушках 5 возбуждения — индуктивном элементе статора привода камертона 2, и, соответственно, притяжение к ним ветвей камертона 2. После отпускания кнопки 10 ветви камертона начинают совершать слабо затухающие (ввиду высокой добротности камертона 2) колебания. которые воспринимаются виброизмерительным преобразователем, 24, связанным с камертоном 2, Выходной сигнал преобразователя 24, который в соответствующей форме отражает движение камертона 2, после прохождения полосового фильтра 25, усилителя-ограничителя 26 и дифференцирующей цепочки 27 с фиксирующим диодом 28 сохраняет информацию о фазе движения камертона. Этот сигнал сдвигается с помощью одновибратора 29 и используется для коммутации тиристоров

40, 43 и 422, 41 импульсного дозатора 13 возбуждения.

Источник 34 (35) тока осуществляет заряд конденсатора-накопителя 36 (37) восполняемой энергии. Управление зарядом конденсаторов 36 и 37 осуществляется тиристорэми 40. 43 и 41, 42 соответственно.

Схема.14 коммутации обеспечивает чередующуюся через период колебаний управляющего сигнала попарную коммутацию тиристоров 40, 43 и 41, 42. Открывание тиристоров 40, 43 приложением положительных импульсов к их управляющим электродам создает усилия (путем образования соответствующей цепи) для разряда конденсатора 36 и оказывающегося последовательно согласно соединенным с ним конденсатора 44 через катушки 5 возбуждения (индуктивный элемент статора привода камертона). В этот момент времени к управляющим электродам тиристоров 41 и 42 приложены отрицательные импульсы и эти тиристоры, оставаясь закрытыми, не влияют на протекание тока разряда конденсатора 36. Конденсатор 37 при этом заряжается от источника 35 тока. После разряда конденсатаров 36 и 44 ток самоиндукции катушек

5 возбуждения продолжает протекать через шунтирующий диод 38 и перезаряжает конденсатор 44, что обеспечивает тем самым выполнение этим конденсатором функции накопителя колебательной энергии. Уменьшение протекающего тока сэмоиндукции приводит к самозакрыванию тиристоров 40 и 43.

В следующий период колебаний управляющего сигнала конденсатор 36 заряжается от источника 34 и происходит разряд другого конденсатора-накопителя 37 восполняемой энергии через открытые тириcTopbl 41 и 42 благодаря приложений положительных импульсов к их управляющим электродам. При этом, как и в описанном случае разряда конденсатора 36, обеспечивается согласное соединение заряженного конденсатора 37 и перезаряженноro в предыдущий период управляющего сигнала конденсатора 44. После разряда конденсаторов 37 и 44 конденсатор 44 перезаряжается через шунтирующий диод 39. В дальнейшем чередующийся процесс разряда конденсаторов 36 и 37 и перезарядки конденсатора 44 повторяется.

Последовательно соединяемые при коммутации конденсатор-накопитель 36 (37) восполняемой энергии и конденсатор-накопитель 44 колебательной энергии совместно с индуктивным элементом статора привода камертона — катушками 5 возбуждения — образуют параллельный колебательный контур, при этом процесс разряда конденсатора 36 (37) и перезарядка конденсатора 44 носит колебатвльный характер.

Выбором емкостей конденсаторов 36 (37) и

44 и индуктивностей катушек 5 возбуждения можно изменять период колебаний этого контура и, соответственно, соотношение этого периода (zK) и периода резонансных колебаний камертона 2 (тг), обеспечивая необходимое соотношение этих периодов, Потери энергии в цепи катушек 5 возбуждения восполняются за счет накопления энергии на конденсаторах 36 и 37 от источников 34 и 35 тока соответственно, что и обеспечивает выполнение конденсаторами

36 и 37 функции конденсаторов-накопителей восполняемой энергии.

Описанный процесс периодической попарной коммутации тиристоров 40, 43 и 41, 42 обеспечивается наличием в составЬ делителя 15 частоты на четное число делителя частоты управляющего сигнала на два — 0триггера в соответствующем включении и дифференцирующего импульсного трансформатора 16 с двумя парами выходных обмоток 18, 19 и 20, 21, имеющими-,одинаковов направление витков в каждой паре и противоположное направление витков в различных парах обмоток.

Управление сдвигом опорной фазы осуществляется следующим образом, Напря1682821

Составитель О.Несова

Техред M.Moðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор С,Пекарь

Заказ 3404 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 жение с выхода виброизмерительного преобразователя 24 после прохождения полосового фильтра 25 дополнительно подается на вход двухполупериодного детектора 32 и преобразуется сначала в пульсирующее напряжение, а после фильтрации — в постоянное, величина которого однозначно связана с амплитудой колебания камертона 2 и которое подается на один из входов вычитающего усилителя 33. На другой вход усилителя 33 подается опорное напряжение

1.4 . В зависимости от изменения разности напряжений на входе усилителя 33 изменяется выходное сопротивление оптронной пары 30 и, соответственно, время задержки выходных импульсов одновибратора 29 относительно выходных импульсов канала 27 формирования опорной фазы. Тем самым обеспечивается изменение момента подачи импульсов возбуждения относительно момента достижения камертоном максимальных скоростей. При этом изменяется энергия, передаваемая в камертон за период колебаний, от максимальной положительной до максимальной отрицательной и, следовательно, осуществляется быстродействующая стабилизация заданного уровня амплитуды воспроизводимой вибрации.

Требуемый уровень амплитуды воспроизводимой вибрации задается выбором значения опорного напряжения U<;i. Значение опорного напряжения может задавать-! ся и изменяться как вручную, так и автоматически, 5

Формула изобретения

Камертонный стенд с импульсным возбуждением, содержащий камертон и привод камертона, состоящий из устройства

10 запуска и блока питания, выполненного в виде последовательно соединенных импульсного доэатора возбуждения и схемы коммутации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности поддержания

15 заданного уровня амплитуды воспроиэво- i димой вибрации, схема коммутации выполнена в виде последовательно соединенных канала формирования опорной фазы, канала сдвига опорной фазы, состоящей из по20 следовательно соединенных измерителя амплитуды, схемы сравнения и одновибратора с регулируемой длительностью импульса, делителя частоты на четное число и схемы управления, выходы которой явля25 ются выходами схемы коммутации, два выхода канала формирования опорной фазы соединен ы соответственно с вторым входом одновибратора с регулируемой длительностью импульса и с входом измерителя амп30 литуды канала сдвига опорной фазы.