Устройство для вибрационных испытаний

 

Изобретение относится к вибрацион-^ яым испытаниям изделий на прочность. Целью изобретения является повышение достоверности вибрационных испытаний за счет приближения имитируемых вибраций кэксплуатационным по спектральной плотности и закону распределения. Для этого фазы полигармонического процесса выбираются неслучайными, а из условия приближения закона распределения вибраций. Сигнал с датчика 6 вибрации поступает в анализатор 10 закона распределения. Функциональный преобразователь 11 преобразует процесс Y(t) в процесс Z(t), для которого также вычисляется дискретное преобразование Фурье в блоке 13, а вычисление фазы процесса и значения фазочастотной характеристики поступают в блок-14 коррекции, который и вычисляет фазы полигармонического входного процесса, генерируемого блоком 3 генерации. 1 ил.•4iffЁ^ !^CJ 00J^ >&

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 H 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4737219/28 (22) 13,09.89 (46) 23.02.92. Бюл. йт 7 (71) Челябинский политехнический институт им, Ленинского комсомола (72) А.А. Кощеев и Ю.А.Степанов (53) 620.178(088.8) (56) Заявка Великобритании М 2134286, кл. G 05 D 13/02, 08.08.84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННЫХ

И СП ЬITAHM Й (57) Изобретение относится к вибрационным испытаниям изделий на прочность.

Целью изобретения является повышение достоверности вибрационных испытаний за счет. приближения имитируемых вибраций к

„„5LJ„„1714384 А1

2 эксплуатационным по спектральной плотности и закону распределения, Для этого, фазы полигармîHè÷åñкого процесса выбираются не случайными, а из условия приближения закона распределения вибраций.

Сигнал с датчика 6 вибрации поступает в анализатор 10 закона распределения. Функциональный преобразователь 11 преобразует процесс У(т) в процесс Z() для которого также вычисляется дискретное преобразование Фурье в блоке 13, а вычисление фазы процесса и значения фазочастотной характеристики поступают в блок-14 коррекции, который и вычисляет фазы полигармонического входного процесса, генерируемого блоком 3 генерации. 1 ил, 1 714384

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к вибрационным испытаниям изделий на вибропрочность и виброустойчивость.

Известно устройство для вибрацион- 5 ных испытаний изделий, содержащее последовательно соединенные генератор периодических полигармонических колебаний с регулируемыми фазовыми сдвигами между ними, вибростенд с установленным 10 на нем изделием и датчиком вибрации, установленным в контрольной точке изделия.

Для проведения стендовых испытаний амплитуды и фазы гармоник выбираются так, чтобы обеспечить минимизацию ошибки 15 приближения вибраций к эксплуатационным по частотному спектру и первым шести центральным моментам одномерного закона распределения мгновенных значений.

Недостатком этого устройства является 20 ограниченный класс реализуемых плотностей вероятности и частотных спектров, так как малое число гармоник не позволяет имитировать широкополосные вибрации. Кроме того, даже при небольшом числе 25 гармоник (6-10) время, затрачиваемое на вычисление амплитуд и фаз, достаточно велико, что неприемлемо для систем автоматизации испытаний, работающих в реальном масштабе времени. 30

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные задатчик спектральной плотности вибрации, блок умножения,,блок генерации 35 полигармонического процесса, вибростенд с установленным на нем изделием и датчиком вибрации, установленным в контрольной точке изделия, два блока определения дискретного преобразования Фурье, входы 40 которых подключены к входу вибростенда и выходу датчика вибрации, а выходы к делителю, выход которого подсоединен к второму входу блока умножения, и задатчик фаз гармоник, подключенный к второму входу 45 блока генерации полигармонического процесса.

Известное устройство позволяет проводить вибрационные испытания, создавая 50 вибрацию изделия с различными спектральными плотностями в широком диапазоне частот за счет управления амплитудами большого числа гармоник (32 — 512), при этом фазы задаются постоянными. 55

Однако это устройство не позволяет обеспечивать заданный одномерный закон распределения мгновенных значений вибрации, хотя вид закона распределения наряду со спектральной плотностью изменяет условия нагруженности испытуемого изделия.

Цель изобретения — повышение достоверности вибрационных испытаний за счет приближения имитируемых вибраций к эксплуатационным по спектральной плотности и одномерному закону распределения мгновенных значений.

Указанная цель достигается тем, что устройство для вибрационных испытаний, содержащее последовательно соединенные задатчик спектральной плотности, блок умножения, блок генерации полигармонического процесса, вибростенд с установленным на нем изделием и датчиком вибрации, установленным в контрольной точке изделия, блок деления, два блока определения дискретного преобразования Фурье, входы которых подключены соответственно к входу вибростенда и выходу датчика вибрации, а выходы подключены к блоку деления, первый выход которого подсоединен к второму входу блока умножения, снабжено посл едовател ьно соединен н ыми а нализатором закона распределения вибрации, функциональным преобразователем, третьим блоком определения дискретного преобразования Фурье и блоком коррекции фазы, задатчиком закона распределения, вход анализатора закона распределения и второй вход. функционального преобразователя соединены с выходом датчика вибрации, выход блока коррекции фазы подключен к второму входу блока генерации полигармонического процесса, а третий вход функционального преобразователя соединен с задатчиком закона распределения вибрации, а второй вход блока коррекции фазы подключен к второму выходу блока деления.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для вибрационных испытайий содержит последовательно соединенные задатчик 1 спектральной плотности вибрации, блок 2 умножения, блок 3 генерации полигармонического процесса, вибростенд 4 с установленным на нем изделием 5 и датчиком б вибрации, установленным в контрольной точке изделия, два блока 7 и 8 определения дискретного преобразования

Фурье, входы которых присоединены соответственно к входу вибростенда и выходу датчика вибрации, а выходы подключены к блоку 9 деления, первый выход которого подключен к второму входу блока 2 умножения, Вход анализатора 10 закона распределения подключен к выходу датчика вибрации, а выход присоединен к первому входу функционального преобразователя

11, на второй вход которого подключен вы1714384 ходной сигнал с датчика вибрации, на третий вход подключен датчик 12 закона распределения, выход присоединен через блок

13 определения дискретного преобразования Фурье к первому входу,блока коррекции 5 фазы 14, выход которого подключен к второму входу блока 3 генерации, а второй вход блока коррекции фазы соединен с вторым выходом блока 9 деления.

Сущность изобретения заключается в 10 следующем. 1

Входной сигнал вибростенда и выход с датчика вибрации можно представить в виде полигармонических процессов

Х(t) = g Xk.cos(2IIkМ+p); (1)

К=1

y(t) =,", Ук cos (2 IIk Лf +фс), (2)

k=1

Дискретное преобразование Фурье процессов (1) и (2) имеет вид

X (k k t) = i X (l< A f) (е ; (З)

Y(kAt)= i Y(I< а 1 ) е," < . 4> где I X I, I Y I — амплитудный спектр процес- 30

cos; р, ф- фазовый спектр.

При делении (4) на (3) получается амплитудная I W I и фазовая AlgW частот- 35

I Y I.

IXI ные характеристики от входа вибростенда до входа датчика вибрации (® ) = x(usaf)

Iv ks 1

Arg W = Y(l< Л f) — Y (k Л f), (5) По заданной спектральной плотности

Só(k A f) вычисляются амплитуды гармоник 45 процесса (1) (6) 50

Фазы гармоник процесса (1) вычисляются по следующим формулам

p<= Arg Z(k Лf)+Arg W(k Лf) (7) а значения фаз Arg Z(kh, f) получаются в результате вычисления дискретного преоб- 55 разования Фурье процесса Z(t), который определяется в соответствии со следующим функциональным преобразованием

Z(t) = G (G- 7Y (t)Д, (8) где G — заданный, à G* — измеренны 1 законы распределения вибрации. .Устройство работает следующим образом.

Полигармонический процесс с блока 3 генерации поступает на вход вибростенда 4 с установленным на нем изделием 5. Датчик

6 вибрации измеряет вибрацию в контрольной точке изделия. В блоках 7 и 8 определяется дискретное преобразование Фурье входа и выходного сигнала и в блоке 9 деле-. ния по формулам (4) и (5) вычисляются модуль и фаза частотной характеристики вибростенда с изделием. Значения модуля поступают в блок 2 умножения, который в соответствии с заданной спектральной плотностью по формуле (6) вычисляет амп-, литуды гармоник входа. Одновременно сигнал с датчика вибрации поступает в анализатор 10 закона распределения. Функциональный преобразователь 11 в соответствии с заданным и измеренными законами распределения преобразует процесс т(т) в процесс Z(t), для которого также вычисляется дискретное преобразование Фурье в блоке 13, а вычисленные фазы процесса и значения фазочастотной характеристики поступают в блок 14 коррекции фазы, кото рый и вычисляет искомые фазы полигармонического входного процесса.

Реализация такого устройства возможна либо в виде микроконтроллера, выполненного, например, на микропроцессорном комплекте К1815, либо на микроЭВМ, например, семейства "Электроника" с аппаратурой связи с вибростендом и изделием в стандарте KAMAK.

Формула изобретения

Устройство для.вибрационных испытаний, содержащее последовательно соединенные задатчик спектральной плотности, блок умножения, блок генерации полигармонического процесса, вибростенд с установленным на нем изделием и датчиком вибрации, установленным в контрольной точке изделия, блок деления, два блока определения дискретного преобразования

Фурье, входы которых подкл ючены соответственно к входу вибростенда и выходу датчика вибрации, а выходы подключены к блоку деления, первый выход которого подсоединен к второму входу блока умножения, о т J. и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности вибрационных испытаний, оно снабжено последовательно соединенными анализатором закона распределения вибрации, функциональным преобразователем, третьим блоком опреде.ления дискретного преобразования Фурье

1714384

15

25

35

45

Составитель А. Кощеев

Редактор В.Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Заказ 683 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 и блоком коррекции фазы, задатчиком закона распределения вибрации, вход анализа, тора законораспределения и второй вход функционального преобразователя соединены с выходом датчика вибрации, выход блока коррекции фазы подключен к второму входу блока генерации полигармонического процесса, а третий вход функционального преобразователя:соединен с задатчиком закона распределения вибрации, а второй

5 вход блока коррекции фазы подключен к второму выходу блока деления.