Устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций

 

ОГ1ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 578639

Союз Советокик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.12.74 (21) 2090337/18-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.10.77. Бюллетень № 40 (45) Дата опубликования описания 14.11.77 (51) М. Кл. - G 05D 19/02, :

G 01M 7/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 620 178 56 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Я. С. Урецкий, Ш. М. Чабдаров и Р. В. Мнекин

Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А. Н. Туполева (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОР1 ПИРОВАНИЯ СПЕКТРА

ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВИБРАЦИЙ

Изобретение касается управления вибрационными испытаниями изделий, а именно устройств для формирования спектра широкополосных случайных вибраций на вибростендах.

Известно устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций, содержащее генератор белого шума, соединенный с сумматором, который соединен с вибростендом. На вибростенде закреплен виброизмерительный преобразователь, соединенный с набором полосовых фильтров. Выходы полосовых фильтров через измерительные устройства связаны с перестраиваемыми аттенюаторами. Сигналы со схем сравнения управляют коэффициентами передачи аттенюаторов, на,входы которых поступают сигналы с полосовых фильтров, а их выходы соединены с общим сумматором (1).

Однако значительная глубина обратной связи, необходимая для обеспечения большого динамического диапазона и порождающая жесткие требования к стабильности элементов цепи обратной связи для исключения возможности самовозбуждения устройства, а также взаимная корреляция соседних каналов, обусловленная использованием общего генератора белого шума и приводящая к появлению паразитной обратной связи в каждом канале через соседние за счет отличия амплитудно-1астотиых характеристик полосовы.; фильтров от прямоугольных являются недостатками известного устройства, обуславливающими его недостаточную точность.

Известно также устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций, содержащее параллельные каналы формпрова::ия, каждый из которы.;. подключен к генератору белого шума и имеет

1О последовательно включеиныс полосовой фильтр, регулируемый усилитель, измеритель дисперсии, блок сравнения, выход которого подключен к регулирующему входу усилителя, и задатчик программы, общий сумматор, 15 к которому подключены выходы усилителей, вибратор и Bèáðоизмерительиьш прсобразователь (21.

Это устройство является наиболее близким

20 по техническому сущесгву к изобретению.

Однако наличие в системе общего генератора шума приводит и взаимному влиянию соседних каналов формирования и как следствие — к понижению точности формирования

25 требуемого спектра широкополосных случайных вибраций.

Целью изобретения является повышение точности путем устранения взаимной корреляции канальных сигналов и увеличения зази паса устой швости систем в целом.

«3

Для этого в предлагаемое устройство н каждый канал формирования введены регулируемый аттенюатор с передаточной харак. теристикой, обратной передаточной характеристике регулируемого усилителя, один вход регулируемого аттенюатора подключен к выходу блока сравнения, а другой — к виброизмерительному преобразователю, и канальный сумматор, входы которого подключены к генератору белого шума и выходу аттенюатора, а выход — к входу полосового фильтра, при этом каждый канал формирования имеет отдельный генератор белого шума.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Генераторы белого шума 1, служащие источниками широкополосных случайных сигналов, соединены через канальные сумматоры 2 с полосовыми фильтрами 3, выходы которых связаны с соответствующими регулируемыми усилителями 4. Общий сумматор 5 служит для суммирования сигналов регулируемых усилителей 4, а выход его связан с входом вибратора 6. Вибропзмерительный преобразователь 7, установленный на столе вибратора 6, через регулируемые аттенюаторы 8 соединен с входами канальных сумматоров 2. Выходы регулируемых усилителей 4 через измерители дисперсии 9 соединены с блоками сравнения 10, на которые от задатчиков программы (не показаны) подаются напряжения программы U„„. Блоки сравнения 10 управляют коэффициентами передачи регулируемых усилителей 4 и регулируемых аттенюаторов 8, включенных в прямую и обратную цепи устройства.

Работает устройство следующим образом.

Сигналы с .выходов генераторов оелого шума 1 через канальные сумматоры 2 и полосовые фильтры 3 поступают на вход регулируемых усилителей 4, где масштабируются, а затем суммируются на общем сумматоре 5.

Сигналы с выхода этого сумматора поступают на вход вибратора 6, механические колебания которого преобразуются в виброизмерительном преобразователе 7 в электрические сигналы, которые поступают через регулируемые аттспюаторы 8, на входы канальных сумматоров 2, тем самым замыкая цепь положительной обратной связи. Таким образом, в прямую цепь замкнутой канальной системы входят канальный сумматор 2, полосовой фильтр 3 и регулируемый усилитель 4.

Все остальные элементы образуют цепь обратной связи. Для обеспечения необходимого запаса устойчивости замкнутой системы коэффициент передачи цепи обратной связи выбирается намного меньше единицы. Для этого коэффициент передачи К8 регулируемого аттенюатора 8 должен быть равен

СК4 где f(r, — коэффициент передачи регулируемого усилителя 4;

С вЂ” коэффициент неравномерности спектра формируемого сигнала, причем

С всегда )1.

При этом коэффициент передачи каждого полосового фильтра 3 с замкнутой обратной связью при коэффициенте передачи полосового фильтра 3, равным единице, определяется коэффициентом передачи У .. 3a счет этого измерители дисперсии 9 измеряют величину мощности сигнала в полосе фильтров 3.

Далее этот сигнал сравнивается с напряжениями программы в блоках сразнения 10.

Сигналами, напряжения которых пропорциональны величине рассогласования между сигналом измеренным и заданным, осуществляется необходимое управление коэффициентами передач регулируемых усилителей 4 и регулируемых аттенюаторов 8. Введение в устройство отдельных генераторов шума 1 позволяет устранить корреляцию соседних каналов и тем самым наличие паразитных обратных связей, которые возникали бы в каждом канале полосового фильтра 3 через соседние N — 1 каналы в устройстве с обшарим генератором шума за счет неидеальности амплитудно-частотных характеристик полосовых фильтров 3, что особенно существенно влияет на устойчивость работы устройства при значительной неравномерности формируемого энергетического спектра.

Введение новых элементов — регулируемых аттенюаторов, управляемых синхронно с регулируемыми усилителями, а также отдельных генераторов шума, сигналы которых суммируются в канальных сумматорах с сигналами обратной связи, позволяет увеличить точность формирования и обсспсчить значительный запас устойчивости устройства при повышении его разрешавшей способности по неравномерности спектральной плотности формируемого широкополосного случайного вибропроцесса. Это расширяет класс испытуемых изделий и позволяет проводить испытание изделий с большим количеством высокодобротных резонансов, и антирезонансов, а также устраняет опасность возможной поломки испытуемых изделий при самовозбуждении устройства управления при по "epe запаса устойчивости.

Фор»yëа изобретения

Устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций, содержащее параллельные каналы формирования, каждый из которых подключен к генератору белого шума и имеет последовательно включенные полосовой фильтр, регулируемый усилитель, измеритель дисперсии, блок сравнения, выход которого подключен к регулирующему входу усилителя, и задатчик программы, общий сумматор, к которому подключены выходы усилителей, вибратор и виброизмерительный преобразователь, о т л и ч а ю щ и й578639

Составитель В. Самвелов

Тскред И. Карандашова

Редактор О. Юркова

Корректор Л. Денискина

Заказ 2319/15 Изд. № 847 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изоврстспий п открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская нао., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 с я тем, что, с целью повышения точности, в каждый канал формирования введены регулируемый аттенюатор с передаточной характеристикой, обратной передаточной характеристике регулируемого усилителя, один вход регулируемого аттенюатора подключен к выходу блока сравнения, а другой — к виброизмерительному преобразователю, и канальный сумматор, входы которого подключены к генератору белого шума и выходу рсгулируемого аттенюатора, а выход — к входу полосового фильтра, при этом каждый канал формирования имеет отдельный генератор белого шума.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 410328, кл.

G 01М 7/00, 1971.

2. Авторское свидетельство № 433427, кл.

10 G 01М 7/00, 1972.