Устройство для воспроизведения случайныхвибраций

 

О П И С А Н И Е )822990

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к 2ВТ. свпд-Bg— (22) Заявлено 28.06.79 (21) 2788656/25-28 (51) М.Кл. G 01 М 7 00 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государствеииык комитет

:СССР (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (53) УДК 620.178.5 (088.8) по делам изобретеиий и открытий (45) Дата опубликования описания 11.06.8

1 6A Th, « 1

ВИБЛйтИ (72) Автор изобретения

В. М. Морозов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

СЛУЧАЙ Н Ъ|Х ВИБРАЦИЙ

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для воспроизведения случайных вибраций, и может быть применено в машиностроении и приборостроении.

Известно устройство для воспроизведения случайных вибраций, содержащее источник сигнала, подключенного ко входу формирователя спектра, чей выход подключен к сумматору, возбудитель колебаний, вибропреобразователь, анализатор спектра, выходной сигнал которого используется для регулирования коэффицие.нта усиления АРУ (1).

Недостатком устройства является взаимное влияние каналов в цепях формирования и анализа сигнала, что снижает точность воспроизведения заданной спектральной характеристики.

Наиболее близким к .изобретению по технической сущности является устройство для воспроизведения случайных вибраций, содержащее генераторы шума, подключенные ко входам формирующих каналов, каждый из которых включает последовательно соединенные полосовой фильтр, блок регулировки уровня и общий для всех каналов сумматор, возбудитель колебаний, вход которого подключен к выходу сумматора, и многоканальную обратную связь, включающую вибропреобразоватечь, анализатор, интегратор, блок сравнения, второй вход которого подключен к задатчику уровня, а выход — к у правляющему входу блока регулировки уровня (2). В этом устройстве анализатор выполнен в виде гребенки полосовых фильтров.

Недостатком известного устройства является низкая точность воспроизведения спектра случайных вибраций.

Причиной этого недостатка является с одной стороны теоретическая невозможность создания фильтра с прямоугольной частотной характеристикой, а с другой стороны — невозможность практически обеспечить абсолютную идентичность формирующей .и анализирующей гребенок полосовых фильтров.

Таким образом в полосу пропускання каждого полосового фильтра попадают сигналы от соседних фильтров.

В результате взаимного влияния каналов процесс авторегулирования имеет весьма сложный характер, что снижает точность воспроизведения спектра случайных вибраций.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено стабилизаторами среднеквадратичного значения сигнала, вхо Ii l которых годключепы к вь ходам соотзетствующп. ; паласовых фильтров, а анализатор выполнен в виде гребенки умно:кптелсй1, второй вход ка|кдого из которых

"0;iк:почсн к выходу соответствующе."о

cTaбилпзатора.

К130х!е того, с целью уменьшения погрешности, обусловленной фазовым сдви»О\1 в тР 2 кте В0303, .!ITCHYè 1 ОИСОан."|Й, каждый канал обратной связи снабжен су31матором, подключенным ко входу бло a сравнения, .: Выполнен с двумя I!aраллс|.ПО БКЛЮЧC 1111Û31И ЫсжД3! С"i!ЪСМ2ТОРОМ l вибропрсоб!32зователсм цепями, к2»яд!|я i!a которых вкл|о:ac; последовательно соединенные у множитель, ките ратор и квад 32тор, при этом "вход умножителя одной из цепей под|слючеН к выхс|ду стабилизатора через фазосдвигающее звено.

На фпг. 1 изображена б",îê-схема;.рсдлагаемого устройства,: на, фиг. 2 — Вариai ò

:!сполнения ка1|а""а обратной связи.

Устройства соде13ж !т два статист:I;CO.III независимых генератора - 1 широкополосного шума, под:слюченных ко входам (одип— нечетных, другой — четных) Х формирующих каналов, ка3кдый из которых содержит паласовой фильтр 2 и блок 3 рсгул|ровки уровня.

ВЫхо,!,Iì с|30рми13у|ощих 112паЛОВ 10, хл10чспы иере сумм ат013 4 к Воз оудитслlо .3 колеоанпи, па платформе которого ус-,аиовлсп в;|бропрсобразоватсль б.

Выход виоропрсобразователя б подключен ко входам обратной связи каналов, кaIIIllûè из кот013ых содержит последов2 тельно соединенные умножитель 7, интегратор 8 и блок 9 сравнения, ко второму входу которого подключен задатчик уро",— ня (пе,показан).

Вторые входы умножителей 7 ilopluiioчены черсз стабилизаторы 10 уровня к выходам паласовых фильтров 2 соответствующих формирующих каналов.

Выход блока 9 сравнения подключен к управляющему входу блока 8 регулировки уровня. — I ; (и) 1." (3)

Если персмно>каемые фу нкг пи f(t) и

g (t) статически независимы, то независимы и их фазовые характеристики ср(с3) п

40 с, (и), и cos(lp (с3) — Ф (о3) ) представляет собак

l:a:còpo осциллируюшую функцию.

В этом случае в силу леммы Римана

5(0) = О.

Это свойство позволяет выделить из

45 суммы случайных сигналов только «свой» сигнал и при известном значении Р(с3) оценить по величине постоянной составляющей 5 (0) на выходе умножителя 7 его

И213пиальпу|О мОщ ность.

50 Постоянная составляющая в соответствии с первым интегралом в выражении (1) выделяется интегратором 8 и сравнивается с напряжением задатчика в блоке 9 сравнения. Напряжение ошибки воздейст53 вует на управляющий вход блока 8 регулировки уровня.

Таким образом, процесс авторегулирования по каждой спектральной полосе осуществляется только в зависимости от уровб0 ня «своего» аигнала, и мешающее воздействие соседних каналов исключается.

Множитель cos(!)3 (о3) — 313 (сс3) ) в выра>кении (3) определяет методическую погрешность устройства, обусловленную фазовы65 ми сдвигами в тракте. Если такая погрешСпектр генераторов 1 шума разбивается паласовыми фильтрами 2 íà N узких спектральных полос. Сигналы спектраль«IbIx полос регулируются по уровню соотВетствующими блоками 8 регулировки уровня,и через сумматор 4 возбуждают

Возбудитель 5 колебаний. Сигнал вибропреобразователя б поступает на входы умножителей 7, на вторые входы которых подаются аигналы стабилизаторов 10, обеспечивающих постоянство среднеквадратичного значения сигнала, Гребенка умножителей 7 образует анализатор (не показан).

Устройство работает следующим образом.

Известно, что постоянная составл.|,— щая произведения двух функций време|1;l

1(!) II g (t) равна оз CO

) 1 — — ) f(i) g(t)dt = -,,-,— F (с3) X е. — С

Х 6" (u) с1ь3, 10

-, v F(o3) =- (с3) е" " "" — кс3 .11-.,,с::сп|:1й спектп функции f(t);

6 (с:.) =- 6(сз) е -"" "" с. ci тр, 0 |ч"":" ".-со"! -;.|ксн| ый сгект у |3, !1!с!1|1:(l д (f) .

После перемножения спектров . гcpсхо 12 к т и "0 10.,|етри-:ecкой фо", с .„г сl г . а 1!110,.0:;pcîápaaîâa..;.",,".î —;::

1,г(,...) . 6.,) . cäa<, . с, 1

l 1! 0$ — 1). (О «l

2с!

Г,"C !, с3 ) и 6 (с!3) — модули cilcк3 )302 F (с !) и 6(!33);,; |.) и 1!! (".) — Их фазовь г ха Зактсристики.

Пос:;ольку сигнал фор|п!13у|оп|с: о с)1!1л.>тча! ТуailoaOлоспыЙ, То

1 )

Я!!3)--=-- (F (св) 6 (с3) сов(с), (с3)-i

827990

25 зз

СССР

35 ность существс1111а, то уменьшение ее может быть достигнуто путем выбора достаточно малой ширины спектральных полос

teel, 0 pl IpiI I

10 через фазосдвигающее звено 15 со сдвигом.

Таким образом, на выходах:I: Tåãoàòoров действуют квадратурные составляющие полной величины S (О), которые —,осле возведения в квадрат и суммирова11ия дают на входе блока 9 сравнения значение

Я (О), не зависящее от разности 11 (о)— — Ф()

Устройство позволяет повысить точ= ность воспроизведения заданной спектральной характеристики.

Формула изобретения

1, Устройство для воспроизведения случайных вибраций, содержащее генераторы шума, подключенные»о входам формирующих каналов, каждыЙ из которых включает последовательно соединенные полосовой фильтр, блок регулировки уровня . и общий для всех каналов сумматор, возбудптель колесаннй, вход которого подключен к выходу сумматора, и многоканальную обратную связь, вкл1очающую впбропреобразователь, анализатор, интегратор, блок сравнения, зторсй вход которого подключен к задат- гку уровня, а выход — к управляющему входу блока регулировки уровня, отличающееся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения, оно снабжено стабилизаторами среднеквадратичного значения сигнала, входы которых подключены к выходам соответствующих полосовых фильтров, а анализатор выполнен в виде гребенки умножителей, второй вход каждого;из которых подключен к выходу соответствующего стабилизатора.

2. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щее с 51 тсм, что, с целью уменьшения погрешности, обусловленной фазовым сдвигом в тракте возбудителя колебаний, каждьш какал обратной связи снабжен сумматором, подключенным ко входу блока сравнения, и выполнен с двумя параллельно

Включенныыи между сумматором и Вибропреобразователем цепями, каждая пз кОтОрык включает последовательно соединенньIе ум11ожитсль, интегратор и квадратор, п и этом вход умножителя одной из цепей подключен к выходу стабилизатора через фазосдв.1гающее звено.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе:

Г

1. Авторское свидетельство № 419755, кл. G 01 Ч 7/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 231180, кл. G О) М 7/00, 1971 (прототип).

4&а I

Составитель А. Каратыш

Техред А. Камышникова Коррск-.п;> И. Осиповская

Редактор И. Гохфельд

Заказ 577/509 Изд. № 354 Тираж 915 Поди ис: ос

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рамшская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»