Многоканальное устройство для вибрационных испытаний конструкции

 

Изобротетн} отнг/с. гея имчиаК -ьнои технике, а именно М Югоканаяпныи устройс там для автора и дции pMOpoivnu- тзний, и мо кет найти при, -панно в и знспортном машиностроении Цоль изооретечи повышение точности и расширите зксплуа1а11ионных гзозможностсй. Устрой- Cifo содержит два умножителя частоты один из которых имеет постоянный М, а Лру| ой пепеменный 2(М+е) коэффициент ум ножения, Используя первый умножитель. производится перенесение спектра сигнала , зарегистрированного вибропреобразо оатепямм, в область высоких частот, что устраняет влияние нечетных гармоник и по вытает точность резонансной настройки Агорой умножитель при коэффициенте ум- 2(М+1) используется для обеспечения работы канала регулировки общего уровня и канала компенсации синфазной составляющей первой гармоники По окончьнии настройки изменение коэффициента умножения .3,. . позволяет осуществлять оценку состояния испытуемой конструкции по уровню сигнала 2, 3 и т.д. гармоник. 3 ил. (Л

СИОЗ СОН Е1 СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУГэЛИК (ч15 G 01 М7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КО1ЛИТЕ1

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПКГЛНК - IaGEPF ГИ РЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4673901/28 (22) 14,04 89 (46) 07.10.91. Бюл, N - 37 (71) Самарский политех 1и - еский .Институт им В В Куйбышева (72) Ф.У.Медников, И.Д,Лапидус, А.В.Малинин, M.Ë,Íà÷àåëñêèë и Ь;.И.Корниенко (53) 620.178.53(088,8) (56) Авторское свидетельс1 во СССР

¹ 575628, кл, 6 01 и 7/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 739976, кл. G 01 I I 7/00, 1976. (54) МКОГОКАИАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ВИБРАЦИО -ЕЙНЫХ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИИ (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к многоканальным устройствам для автома. изации виброиспытаний, и может найти применение в транспортном машиностроении. Цель изобретеИзобретение относится к испытательной технике, а именно к многоканальным устройствам дл"- автоматизации виброиспытаний, и может найти применение в транспортном машиностроении, Цел ь изобретения — повышение точности и расширение эксплуатационных возможностей за счег анализа гармоник.

На фиг.1 приведена функциональная схема многоканального устройства для вибрационных испытаний сложной конструкции; на фиг.2 — схема включения вибропреобразоваталей; на фиг-,3 — схема суммирующего множительного блока.

Устройство содержит последовательно соединенные управляемый синусоидаль„„.SU . 1682847 А1 ния — повышение точности и расширение зксплуата ционн ых возможностей. Устройство содержит два умножителя частоты, один из ко — îðûõ имеет постоянный М, а другой переменный 2(М+е) коэффициент умножения. Используя первый умножитель, производится перенесение спектра сигнала, зарегистрированного вибропреобразователями, В область высоких частот, что устраняет влияние нечетных гармоник и повышает точность резонансной настройки.

Второй умножитель при коэффициенте умножения 2(М+1) используется для обеспечения работы канала регулировки общего уровня и канала компенсации синфазной составляющей первой гармоники. По окончании настройки изменение коэффициента умножения е=2,3Д.. позволяет осуществлять оценку состояния испытуемой конструкции по уровню сигнала 2, 3 и т.д. гармоник. 3 ил, ный генератор 1 и блок 2 регулировки общего уровня возбуждения, N каналов возбуждения, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных регулятора 3 уровня, вход которого подключен к выходу блока 2 регулировки общего уровня возбуждения, и силовозбудителя 4, установленного на испытуемой конструкции 5, N виброизмерительных преобразователей 6 перемещения, суммирующий множительный блок 7, N входов которого соединены соответственно с N виброиэмерительными преобразователями перемещения, первый выход — с вторым управляющим Входом синусоидальногО генератора 1, а второй выход — c вторым управляющим входом блока 2 регулировки общего уровня возбуждения, N множительних схем 8., первые входы которых соединены соответственно с выходом каждого из N виброиэмерительных преобразователей 6 перемещения, N квадраторов 9, вход каждого иэ которых соединен с выходом соответствующей множительной схемы 8, сумматор

10, входы которого соединены с выходом каждого из N квадратов, оптимизатор 11, вход которого соединен с выходом сумматора, первый выход — с первыми управляющими входами синусоидального генератора 1 и блока 2 регулировки общего уровня возбуждения, а каждый из группы N выходов— с управляющим входом соответствующего регулятора 3 уровня каждого из N каналов, блок 12 интеграторов, входы которого соединены с выходами каждого иэ N квадраторов, первый умно>китель 13 частоты, вход которого соединен с выходом синусоидального генератора 1, а выход — с управляющими входами каждого из К виброизмерительных преобразователей перемещения и последовательно соединенные второй умножитель 14 частоты с переменным коэффициентом умножения, вход которого соединен с выходом синусоидального генератора 1, и формирователь 15, первый выход которого соединен с вторыми входами каждой из N множительных схем и с первым управляющим входом суммирующего множительного блока 7, а второй — с его вторым управляющим входом, Устройство работает следующим образом.

На первом этапе с помощью генератора

1 и блока 2 регулировки общего уровня возбуждения устанавливают необходимые частоту и амплитуду колебаний испытуемой конструкции 5, Одновременно устанавливают частоту сигнала на выходе второго умножителя 14, равную 2 (M+ 1) Q где Q — частота сигнала на выходе генератора 1, M — коэффициент умножения первого умножителя

13, Сигналы от вибропреобраэователей 6 поступают на информационные входы суммирующего множительного блока 7, на выходах которого формируются синфазная и квадратурная составляющие первых гармоник суммарного сигнала вибропреобразователей 6. Квадратурная составлякэщая подается на блок 2, при этом изменяется общий уровень возбуждения таким о6раэом, чтобы поддержать постоянным уровень колебаний конструкции 5, Синфаэная составляющая подается на управляющий вход генератора 1, изменяя его частоту таким образом, чтобы поддерживать нулевой уровень синфазной составляющей. С помощью множительных схем 8 выделяются синфазные составляющие первых гармоник сигналов вибропреобраэователей 6, которые возводятся в квадрат квадраторами 9 и после суммирования сумматором 10 через

5 оптимизатор 11 подаются на входы регуляторов 3, минимизируя сигнал, равный сумме квадратов синфаэних составляющих первых гармоник сигналов вибропреобраэователей, до наименьшего возможного уровня.

10 На фиг,2 приведена схема включения тензорезисторных вибропреобразователей

R>,...,Rg (Rg — сопротивление k-го вибропреобразователя, N — число каналов).

На неинвертирующий вход операцион15 ного усилителя (ОУ) 16 подается сигнал от умножителя 13 частоты с постоянным коэффициентом умножения в виде:

U tg (t) = cos М И t, (1) где И вЂ” частота сигнала на выходе генерато20 ра1, С выходов ОУ 17 в каждом канале снимается сигнал, пропорциональный произведению напряжения питания и сопротивления транзистора;

25 (} Rk т

U17 (t} U cos M Qt= о

= — cos M Qt Х R е сов(еQt+

Ro

k е =

=1

30 + е ), (2) где е — порядковый номер гармонической составляющей k-го канала;

R<, — сопротивление образцового резистора, 35 Сигналы, определяемые соотношением (2)„подаются на вход суммирующих множительных блоков 7 (фиг.3), которые выполнены на ОУ 18, коммутаторе 19 и ОУ 20. В каждом канале ключи К1 и К2, управляемые

40 от формирователя 15, открываются поочередно на время, равное — Тц— — л

2 (М+1}0 а ключи КЗ и К4 также открываются поочередно, но момент их переключения сдвинут

45 относительно момента переключения ключей k1 и К2 на время — Тм, /

4

2л

В течение периода То = - - последова50 тельно срабатывают ключи К1, К2, К3, К4 в каждом канале и в результате на выходах интеграторов сумматоров 20 формируются сигналы, средние значения которых определяются соотношениями

Ф о — Т и „(e1cоь(м i)a dk

) н л".+ й7„, 1682847

tnl 5 )н ) (,,* — ZZ ) U,",(tl.;n(MoIlatdt> к- уаО 8) рт,(т и откуда при М - 1

Н .п (к) () е= ) . Ое сов(еаЬЧе )со (м ()ОЫ к1 Е о и - й(i) (И (к) R ( (I)

"»," " " м м.

1

М .к (1 ()2o Е J, . () е cos(er(table 1е(к(Мч)яЩ= к!о ес и

K 0 sin(p (r) ° (кl к»1 !

Сигналы (5) и (6) используются для управления блоками 1 и 2. Одновременно на 20

I выходах множительных схем 8 формируются сигналы вида: и1") = yeas (M + ) ar Z и() х

О

e =l .. У5 х сов (е Йс + Д ) ) д я1 = и()mrp(" ), (7) которые в резуЛьтате работы оптимизатора стремятся к минимальному значению. При этом оптимизатор 11 вырабатывает сигнал, 30 поступающий на запрещающие входы генератора 1 и блока 2 регулировки общего уровня возбуждения, фиксируя состояния сигналов на их выходах.

На втором этапе, последовательно уста- 35 навливая на выходе умножителя 14 частоту, равную 2 (M + е), где е = 2,3,..., получим на выходах множительных блоков напряжения, пропорциональные соответственно 2-й, 3-й и т.д. гармоническим составляющим сиг- 40 налов вибропреобразователей. Эти напряжения возводятся в квадрат с помощью квадраторов и за время пТ накапливаются на выходах интеграторов 1;

01о = (UI) p; (8)

Значение U 1О характеризует состояние конструкции в процессе виброиспытаний.

Таким образом, значительно повышается точность резонансной настройки системы для виброиспытаний вследствие устранения влияния нечетных гармоник исследуемого сигнала ввиду того, что составляющие спектра смещены в область высоких частот, в результате чего их амплитуды значительно уменьшаются (в М раз).

Кроме того, значительно расширяются эксплуатационные воэможности устройства, так как после резонансной настройки имеется возможность производить оценку состоя ни я исп ытуемой конструкции по изменениюю сигналов на выходах интеграторов.

Формула изобретения

Многоканальное устройство для вибрационных испытаний конструкции, содержащее последовательно соединенные управляемый синусоидальный генератор и блок регулировки общего уровня возбуждения, Nканалов возбуждения,,каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных регулятора уровня, вход которого подключен к выходу блока регулировки общего уровня возбуждения, и силовозбудителя, N виброизмерительных преобразователей перемещения, N квадраторов, сумматор, входы которого соединены с выходом каждого иэ Nквадраторов,,и оптимизатор, вход которого соединен с выходом сумматора, первый выход — с первыми управляющими входами синусоидального генератора и блока регулировки общего уровня возбуждения, а каждый из груп," ы N выходов — с управляющим входом соответствующего регулятора уровня каждого из N каналов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжено N множительными схемами, первые входы которых соединены соответственно с выходом каждого иэ К виброизмерительных преобразователей перемещения, а выходы — с входами соответственно каждого иэ

N квадраторов, суммирующим множительным блоком, N входов которого соединены соответственно с N виброизмерительными преобразователями перемещения, первый

ВыхОд с Вторым упраВляющим входом синусоидального генератора, а второй выход— с вторым управляющим входом блока регулировки общего уровня возбуждения, первым умножителем частоты, вход которого соединен с выходом синусоидального генератора, а выход — с управляющими входами каждого из N виброизмерительных преобразователей перемещения, последовательно соединенными вторым умножителем частоты, вход которого соединен с выходом синусоидального генератора, и формирователем, первый выход которого соединен с вторыми входами каждой иэ N множительных схем и с первым управляющим входом суммирующего множительного блока, а второй — с его вторым управляющим входом, и блоком интеграторов, входы которого соединены с выходами каждого из N квадраторов.

1682847

1682847

Фи2. 5

Составитель А.Паникленко

Техред М. Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор С.Пекарь

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

Заказ 3405 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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