Устройство для измерения рассеяния энергии

 

Союз Советских

Социапистнческкх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЮЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 18, 08. 80 (21) 2978985/18-21 с присоединением заявки %в (23)Приоритет

Опубликовано 1 5 . 05 . 82, Бюллетень М 1 8

С 01 К 25/00

С 01 М 5/00

)оеударственный кюмнтет

СССР ло делам иэебретений и открытий (53) УД3(б20. 178. .531088.8}

Дата опубликования описания 15.05.82 (72) Авторы изобретения

Б.К,Куприк, А,И.Двойниченко и B,Н.Козявкин (71) Заявитель.

1,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ

Однако устройство обладает пониженной точностью измерения, обусловленной необходимостью дополнительны" > ми средствами измерять площадь зарегистрированной петли гистерезиса, невозможностью получать непосредственно зависимость рассеивания энергии

Изобретение относится к измерительным устройствам, регистрирующим рассеяние энергии в объектах, подвергаю" щихся периодическим механическим воз" действиям и в частности для устройств, использующихся при оснащении испытательных стендов, предназначенных для исследования вибропоглощающих свойств конструкций и их узлов.

Известно измерительное устройство

1ч к испытательному стенду, содержащее датчики деформации и усилий, канал преобразования сигналов датчика деформаций, канал преобразования сигналов датчиков усилий, двухкоординатный регистратор U) от частоты возбуждения, что увеличивает затраты на эксперимент.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измерительное устройство для испытательного стенда, содержащее датчики деформаций и усилий, каналы преобразования сигналов этих датчиков и двух" координатный регистратор и снабженное двумя ключами и интегратором 2 .

Известное устройство регистрирует зависимость петли гистерезиса от величины прикладываемых усилий, но его использование для получения зависимости рассеяния энергии от частоты возбуждения приводит к увеличению времени испытаний и, следовательно, к возрастанию затрат, а также увеличивает погрешность измерения, так как результаты измерения выражаются в дискретных величинах, промежуточные значения между которыми могут быть получены при помощи интерполяции. Использование сигналов специаль928250 ной формы не дает возможности для применения существующей стандартной аппаратуры возбуждения гармонических колебаний, что удорожает стоимость оснащения испытательных стендов. S

Цель изобретения — повышение точности измерения частотных зависимостей рассеяния энергии при одновременном снижении затрат на испытания.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения рассеяния энергии, содержащее первый пиковый детектор, первый интегратор, ключ,двухкоординатный регистратор, дополнительно введены второй интегра- >s тор, компаратор, два триггера, фильтр, блок умножения, преобразователь, два формирователя и второй пиковый детектор, вход которого соединен с первым входом устройства и входом первого zo формирователя .одновременно, а выход— с входом ключа, при этом выход первого формирователя подсоединены через преобразователь к первому входу двухкоординатного регистратора и входами г5 двух интеграторов одновременно и непосредственно к входу первого триггера, первый выход которого соединен с входом управления ключа, а второй с входом управления первого интегратора, причем второй вход устройства соединен одновременно с входом второ» го формирователя и через первый пиковый детектор - с первым входом блока умножения, выход которого подсоединен к второму входу,двухкоординатного регистратора, кроме того выход второго формирователя соединен с первым входом второго триггера, выход которого подключен к входу управления второго интегратора, причем выходы интеграторов соединены с соответствующими входами компаратора, а выход последнего - с вторыми входами триггеров, при этом выход ключа подсоединен через фильтр к второму входу блока умножения.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на. Фиг. 2 — эпюры сигналов на узлах схемы.

Сигналы усилия подаются на первый вход устройства, к которому подсоединены входы второго пикового детектора 1 и первого формирователя 2, выход которого соединен через преобразователь 3 частота - напряжение со входом двухкоординатного регистратора

4 и входами интеграторов 5 и 6, а выход второго пикового детектора 1 сое динен со входом ключа 7. Сигналы деформации подаются на второй вход устройства, с которым соединены входы второго формирователя 8 и первого пикового детектора 9, соединенного через блок 10 умножения со вторым входом регистратора 4. Выходы формирова- телей 2 и 8 соединены со входами триггеров ll и 12 соответственно, со вторыми входами которых соединены через компаратор 13 выходы. интеграторов 5 и 6. Выход второго триггера 12 соединен со входами управления второго интегратора 6. Второй выход первого триггера ll срединен со входом управления первого интегратора 5, а первый выход — со входом управления ключа 7, выход которого через фильтр 14 соединен со вторым входом блока 10 умноже,ния.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы на входах устройства изменяются по гармоническому закону и сигнал деформации на втором входе отстает по фазе от сигнала усилий на первом входе, На выходах пиковых детекторов 1 и

9 вырабатываются напряжения Щ, U>) прямо пропорциональные амплитудам (Е,, Е ) входных сигналов. Формирователи 2 и 8 вырабатывают короткие импульсы напряжения (U;-, Ug) в моменты переходов входных сигналов через ноль, устанавливающие в рабочее состояние триггеры 1 l и 12, при которых на управляющие входы интеграторов 5 и 6 подаются сигналы, разрешающие интегрирование (на фиг. 2 "1"). Интеграторы 5 и 6 интегрируют напряжение, вырабатываемое преобразователем

3, и прямо пропорциональное по величине частоте сигналов усилия. Постоянная времени интегратора 5 больше постоянной времени интегратора 6, Так как сигнал усилия опережает по фазе сигнал деформации, то интегратор 5 начинает работать раньше интегратора 6, но сигнал U< на выходе интегратора 5 менее крутой чем сигнал 1вна выходе интегратора 6.

Процесс интегрирования продолжается, пока не сравняются напряжения

U > и U<. Тогда срабатывает компаратор 13, Формируя импульсы, устанавливающий триггеры 11 и !2 в начальное соединение. При этом интеграторы

5 928250 ческий зовать каемые

Формула изобретения

Устройство для измерения рассеяния энергии, содержащее первый пиковый детектор, первый интегратор, ключ, двухкоординатный регистратор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения частотных зависимостей рассеяния энергии при одновременном снижении затрат на испытания, в него дополнительно введены второй интегратор, компаратор, два триггера, фильтр, блок умножения, преобразователь, два формирователя и второй пиковый детектор, вход которого соединен с первым входом устройства и входом первого формирователя одновременно, а выход — с входом ключа, при этом, выход первого формирователя подсоединен через преобразователь к первому входу двухкоординатного регистратора и входам двух интеграторов одновременно и непосредственно к входу первого триггера, первый выход которого соединен с входом управления ключа, а второй — с входом управления первого интегратора, причем второй вход устройства соединен одновременно с входом второго формирователя и че" рез первый пиковый детектор - с первым входом блока умножения, выход коЕ5 о (1)

5 в где и - время отставания импульса ц о.ц и Г - постоянйая времени интеграБ торов 5 и 6, причем . . 15

На время t открывается ключ 7, пропуская на фильтр 14 напряжение

Ц, . Фильтр 14 выделяет постоянную составляющую из последовательности импульсов на выходе ключа 7. Его вы- 2о ходное напряжение описывается выражением

U„„ = U„ - <" = Ц, y ., (2) 5 б где — угол отставания фазы де- 2s формации от усилия;

Т вЂ” период сигнала усилия.

Блок 10 производит перемножение сигналов Ug и Ц,4. Его выходной сигнал 2 5 зо

Ц9 Ц 4 Е (3)

Регистратор 4 строит график зависимости сигнала U

Площадь петли гистерезиса S при гармонических сигналах определяется выра35 жением

S = Е Г -Ji sing, (4) где Е < и Е - амплитуды гармонических сигналов усилия и деформации. 40

Для большинства конструкций величина Ч не превышает 14 о

Поэтому, с погрешностью не более 14 можно считать, что

S E, Еg fg ° (5) 5

Выражение (5) аналогично (3).

Таким образом устройство регистрирует зависимость рассеяния энергии от частоты усилий.

Предлагаемое устройство позволяет регистрировать семейства зависимостей рассеяния энергии от частоты усилий при разных уровнях усилий. При этом форма изменения усилий носит гармониторого подсоединен к второму входу двухкоординатного регистратора, кроме того выход второго формирЬвателя соединен с первым входом второго триггера, выход которого подключен к входу управления второго интегратора, причем выходы интеграторов сое-. динены с соответствующими входами компаратора, а.выход последнегос вторыми входами триггеров, при этом выход. ключа подсоединен через фильтр к второму входу блока умноже-, ния.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

М 433374, кл. G Ol M 5/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М 680410, кл. G 01 И 5/00, 1974.

5 и 6 сбрасываются, и процесс повторяется при поступлении новых импульсов U < и Цз. Процесс интегрирования укладывается в интервале, меньшем половины периода повторения сигнала усилия. Длительность импульса, получаемого на выходе триггера 11 в течение работы интегратора 5 определяется выражением

6 характер. Это позволяет испольпри испытаниях серийно выпусустройства возбуждения.