Способ воспроизведения вибраций и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИE 949645

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.08.78 (21) 2654747/18-28 (51) М. КП.

C 05 О 19/02

//О 01 М 7/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (33) УДК 620.178. .5 (088.8) Опубликовано 070882. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 070882 (72) Авторы изобретения

Ю. A. Грузов, B. M. Язвин и И. A Люб нко (71) Заявитель

{54) СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВИБРАЦИИ И уСТРОйСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1 2

1О

20 изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам и устройствам для воспроизведения вибраций, и предназначено для использования, главным образом, в стендах для вибрационных испытаний изделий.

Известен способ виброиспытаний изделий, заключающийся в том, что в изделии возбуждают вибрацию, определяют амплитудно-частотную характеристику {АЧХ) возбудителя колебаний с изделием, выравнивают ееи воспроизводят программу испытаний (1j.

Недостатком такого способа является невозможность перенастройки в процессе испытаний, а также необходимость определения АЧХ возбудителя колебаний с изделием до начала испытаний.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ воспроизведения вибраций, заключающийся в том, что сигнал источника воспроизводимого процесса подают на возбудитель колебаний, сравнивают уровни сиг-, нала источника и сигнала, соответствующего воспроизводимой вибрации, причем сравниваемый сигнал источника приводит к некоторому постоянному уровню за счет изменения коэффициен.-. та лередачи цепи, устанавливают такой же коэффициент передачи в цепи сравниваемого сигнала, соответствующего воспроизведенной вибрации, и при наличии сигнала рассогласования изменяют коэффициент передачи цели возбуждения, сводя к минимуму сигнал .рассогласования (23.

Известный способ осуществляется устройством, содержащим последовательно соединенные источник сигнала, первый усилитель с управляемым коэффици" ентом передачи, усилитель. мощности, возбудитель колебаний, вибропреобраэователь, второй усилитель с управляемлм коэффициентом передачи, первые выпрямитель и фильтр, блок сравнения, второй вход которого через вторые фильтр.и выпрямитель и третий усилитель с управляемым коэффициентом передачи подключен к выходу источника сигнала, а выход подсоединен к управляющему входу первого усилителя с уп- . равляемым коэффициентом передачи f2 ).

В извЕстном способе уровни сигнала источника и сигнала, соответствующего воспроизведенной вибрации, при водят к некоторой постоянной величине, изменяя коэффициенты передачи в цепях этих сигналов. При этом изме949645 нения коэффициентов передачи должны быть одинаковыми во всем рабочем диапазоне. В случае их несовпадения задаваемая вибрация воспроизводится с ошибкой.

Как правило, коэффициенты переда- 5 чи изменяют с помощью усилителей с управляемым коэффициентом передачи, поэтому для реализации известного способа необходимы.два усилителя с одинаковыми регулировочными характе-(0 ристиками. Выполнение таких усилите-. лей при наличии влияющих факторов возможно только в ограниченном динамическом диапазоне регулирования, что, в свою очередь, ограничивает динамический диапазон воспроизводимой вибрации.

Цель изобретения — расширение динамического диапазоиа вибрации.

Указанная цель достигается тем, уровень сигнала рассогласования изменяют обратно пропорционально уровню сигнала источника.

Устройство для воспроизведения виб. раций, реализующее способ, содержит последовательно соединенные источниксигнала, первый усилитель с управляемым коэффициентом передачи, усилитель мощности, возбудитель колебаний, вибропреобраэователь, первые выпрямитель и фильтр, блок сравнения, второй вход которогО через вторые фильтр и выпрямитель подключен к выходу источника сигнала, а выход соединен с.управля- ющим входом первого усилителя с управляемым коэффициентом передачи, и второй усилитель с управляемым коэффициентом передачи, выход блока сравнения подключен к управляющему входу первого усилителя с управляемым коэф-фициентом передачи через второй уси- 40 литель с управляемым коэффициентом передачи, управляющий вход которого подключен к выходу второго фильтра.

Выпрямители выполнены в виде линейного детектора.,45

Выпрямители выполнены также в виде логарифмического детектора.

На фиг. 1 представлена блок-схема варианта устройства, осуществляющего способ воспроизведения гармонической вибрации; на фиг. 2 — блок-схема варианта устройства для реализации способа воспроизведения,полигармонической вибрации, на фиг. 3 - блок-схема варианта устройства для реализации способа воспроизведения случай55 ной вибрации.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 сигнала, усилитель 2 с управляемым коэффициентом передачи, усилитель 3 мощности, возбудитель 4 колебаний, вибропреобраэователь 5, первый выпрямитель Ь, первый 7 и второй 8 управляемые фильтры, блок 9 сравнения, второй усилитель 10 с управляемым коэффициентом передачи, 65 преобразователь 11 частота-аналог, второй выпрямитель 12.

Вариант устройства для реализации способа воспроизведения полигармонической вибрации (фиг.2) содержит несколько каналов управления гармоническими составляющими сложного сигнала. Каждый из каналов аналогичен устройству, фиг.1. Кроме указанных выше элементов 1-12 схемы, схема (фиг.2) содержит общий для всех каналов сумматор 13 и в каждом канале следящий фильтр 14, подключенный к выходу вибропреобразователя 5. Выход следящего фильтра 14 подключен в каждом канале к выпрямителю б. Вариант устройства для реализации спо соба воспроизведения широкополосной случайной вибрации 1фиг.3) содержит несколько каналов управления, в каждом из которых осуществляется управление дисперсной или спектральной плотностью. Элементы 1-10 и 12 схемы, совпадают с элементами, фиг.1 и 2.

Источник 1 является генератором широкополосного случайного сигнала. К выходу вибропреобразователя 5 подключена гребенка 14 анализирующих фильтров 15, разделяющих широкополосный сигнал на ряд частотных полос.

К выходу источника 1 случайного сигнала подключена гребенка 16 формирующих фильтров 17, аналогичных гребенке анализирующих фильтров 15. способ осуществляется следующим образом.

Два сигнала, несущие информацик. об уровне задаваемой и воспроизведенной вибрации, сравниваются между собой. Наличие разностного сигнала свидетельствует об изменении коэффициента передачи звена "возбудитель колебаний с изделием", т.е. об отклонении воспроизводимой вибрации от задаваемой. Разностный сигнал воздействует на компенсиру» ющее звено "усилитель с управляемым коэффициентом передачи" таким образом, чтобы уровень воспроизводи мой вибрации соответствовал задаваемому с некоторой ошибкой — погреш ностью регулирования. При непосредственном воздействии разностного сигнала на компенсирующее звено в цепи возбуждения погрешность регулирования в значительной степени зависит от уровня сравниваемых сигналов, т.е. от уровня задаваемой вибрации, Чтобы исключить эту зависимость, разностный сигнал изменяют обратно пропорционально уровню задаваемой вибрации.

Устройство для реализации способа воспроизведения гармонической вибрации работает следующим образом. Источник 1 (фиг. 1) задает уровень и частоту вибрации. Сигнал, пройдя усилители 2 и 3, поступает на возбудиз49645 фициентом передачи, управляющий вход которого подключен к выходу второго фильтра.

3. Устройство по п. 2; о т л и ч а ю щ е е с я тем, что выпрямители выполнены в виде линейного детектора.

4. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что выпрямители выполнены в виде логарифмического детектора.

Источники информации., принятые во внимание при экспертибе

60 1. Кузнецов A.A. Вибрационные ис пытания элементов и устройств автома- . тики. "Энергия", 1976, с. 94-97.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2475831/28, 65 кл. G 01 М 7/00, 15.04.77 (прото тип). тейь 4 колебаний. Измеренный вибропреобразователем 5 сигнал поступает . на выпрямитель б и через управляемый фильтр 7 подается на второй вход блока 9 сравнения. На первый вход блока 9 через аналогичные выпрямитель 12 и фильтр 8 поступает сигнал источника 1. Для того, чтобы в выпрямленных сигналах отсутствовала пульсация и сохранялась минимальной постоянная времени фильтра, фильтры выполнены управляемыми с частотнозависимой постоянной времени. Выбор постоянной .времени фильтра производится с помощью преобразователя 11 частота-аналог. Сигнал рассогласования с выхода блока 9 сравнения поступает на усилитель 10 с управляемым коэффициентом передачи. Коэффициент передачи усилителя 10 определяется уровнем сигнала источника.

Выходной сигнал усилителя 10 является управляющим сигналом усилителя

2 в цепи возбуждения. Изменение коэффициента передачи усилителя 2 сводит к минимуму ошибку воспроизведения задаваемой вибрации.

Способ воспроизведения полигар монической вибрации реализуется вариантом устройства (Фиг. 2). Управление по каждой составляющей осуществляется аналогично тому, как это происходило при испытаниях на гармоническую вибрацию. Для управления по каждой составляющей следящий фильтр 14 выделяет из полигармонического сигнала вибропреобразователя 5 сигнал с частотой, соответствующей частоте источника 1 данного канала. Сигнал с выхода следяющего фильтра 14 через выпрямитель б и фильтр 7 подается на вход блока 9 сравнения. Сигнал рассогласования, снимаемый с выхода блока 9 сравнения, как.и в случае испытаний на гармоническую вибрацию, управляет коэффициентом передачи усилителя 10.

Выходной сигнал усилителя 10 является управляющим сигналом усилителя 2

Способ воспроизведения широкополосной случайной вибрации реализуется вариантом устройства (фиг. 3).

Широкополосный случайный сигнал источника 1 разделяется на частотные полосы гребенкой 16 формирующих фильтров 17. В каждой частотной полосе осуществляется управление спектральной плотностью или дисперсией. На первый вход блока 9 сравнения каждого канала сигнал поступает через соответствующий формирующий фильтр 15 и последовательно соединенные выпрямитель б и фильтр

17. на второй вход блока 9 сравнения сигнал поступает через анализирующий фильтр 17 гребенки 16 и последовательно соединенные выпрямитель 12

40 и фильтр 8. Сигнал рассогласования управляет коэффициентом передачи усилителя 2 данной частотной полосы.

Динамический диапазон воспроизво" мой вибрации может быть расширен по нижней границе диапазона применением в качестве выпрямителей линейного детектора, а по верхней -применением логарифмического детектора.

Изобретение позволит расширить динамический диапазон воспроизводимой вибрации процесса путем исключения зависимости погрешности регулирования от уровня сравниваемых сигналов.

Формула изобретения

1. способ воспроизведения вибра- ции, заключающийся в том, что сигнал источника воспроизводимого процесса подают на возбудитель колебаний, сравнивают уровни сигнала источника и сигнала, соответствующего воспроизведенной вибрации, и при наличии рассогласования изменяют коэффициент передачи цепи возбуждения, сводя к минимуму сигнал рассогласования, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона воспроизводимой вибрации, изменяют уровень сигнала рассогласования об ратно пропорционально уровню сигнала источника.

2. Устройство для воспроизведения вибрации, содержащее последовательно соединенные источник сигнала, первый усилитель с управляемым коэффициентом передачи, усилитель мощности, возбудитель колебаний, вибропреобразователь, первые выпрямитель и фильтр, 1

|блок сравнения, второй вход которого через вторые фильтр и выпрямитель подключен к выходу источника сигнала, а выход связан с управляющим входом первого усилителя с управляемым коэффициентом передачи, и второй усилитель с управляемым коэффициентом передачи, о т л ич а ю щ е е с я тем, что выход .блока сравнения подключен к управляющему входу первого усилителя с управляемым коэффициентом передачи через второй усилитель с управляемым коэф949645

Составитель A. Каратьаа

ТехредЖ.Кастелевич, Корректор О. Билак, Редактор A. Фролова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5754/39 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж»35, Раушская наб., д. 4/5