Устройство для резонансных виброиспытаний изделий Советский патент 1983 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытатель. ной технике и может быть использовано машиностроении. Известно устройство цля резонансных виброиспытаний сложных конструкций, содержащее генераторы импульсного и гармонического сигналов, подклю ченные к входу возбудителя колебаний, вибродатчшси, установленные на испытуе мой конструкции, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, сигнальные входы которого подключены к выходам вибродатчиков ЭВМ, блок регистрации и анализатор спектра, подключенные к выходам аналого-цифрового преобразова- теля, блоки управления, синхронизации и оперативной памяти, блоки задания час тоты, шага по частоте и задержки, а также сумматор. Устройство предназначено для определения динамических характеристик сложных многомассовых конструкций. Процесс испытаний имеет два этапа. Первый заключается в том, что конструкцию подвергают ударному воздействию, оценивая при этом резонан сные характеристики отклика. Полученны предварительные значения .резонансных частот конструкции используются для расчета начальных данных для гармонического виброиспытания. Использование предварительного ударного возбуждения позволяет существенно сократить время проведения испытаний l . Однако известное устройство имеет больщую стоимость и сложно в обслуживании. Наиболее близким к предлагаемому п технической сущности является устройство для резонансных виброиспытаний изделий, содержащее последовательно соединенные фазовый детектор, исполнительный элемент, управляющий генератор, усилитель мощности, возбудитель колебаний, размещаемый на изделии вибродатчик, выход которого через согласуюший усилитель подключен к входу фазового детектора, управляемый переключатель, выход которого подключен к второму вход/ фазового детектора, а входы - к выходу управляющего генератора, один из которых подключен через инвертор, преобразователь фазового рассогласования, подключенный к выходу фазового детектора, первый логический блок, состоящий из последовательно сое- диненных счетчика импульсов, входы ко- торогхэ подключены к выходам управляющ го генератора и преобразователя фазового рассогласования, блока задержки и триггера, формирователь импульсов, вход которюго подключен к выходу триггера, а выход - к входу исполнительного элемента, последовательно соединенные амплитудный детектор, вход которого подкдючен к выходу согласующего усилителя, и блок сравнения. Устройство позволяет автоматизировать процесс определения резонансных частот изделия, а также проведение многоцикловых испытаний на резонансных частотах . Однако процесс Испытаний длителен, что обусловлено малой скоростью развертки частоты управляющего генератора в области частот, характеризукицейся малыми, по сравнению с резонансными, значениями амплитуд колебаний изделия. Цель Изобретения - повьшдение производительности виброиспытаний. Поставленная цель достигается тем, что устройство для резонансных виброиспытаний изделий, содержащее последовательно соединенные фазовый детектор, исполнительный элемент, управляющий генератор, усилитель мощности, возбудитель колебаний, размещаемый на изделии вибродатчйк, выход которого через согласующий усилитель подключен к входу фазового детектора, управляемый переключатель, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, а входы к выходу управляющего генератора, один из которых подключен через инвертор, преобразователь фазового рассогласования, подключенный к выходу фазового детектора, первый логический блок, состоящий из последовательно соединенных счетчика импульсов, входы которого подключены к выходам управляющего генератора и преобразователя фазового рассогласования, блок задержки триггера, формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к входу исполнительного элемента, последовательно соединенные амплитудный детектор, вход которого подключен к выходу согласующего усилителя, и блок сравнения, снабжено однополупериодным выпрямителем, включенным между выходом блока сравнения и входом исполнительного элемента, ивторым логическим блоком, выполненным в виде, двух триггеров знаков, первый из которых подключен к выходу фазового детектора, а второй - к выходу блока сравнения, и двух блоков запрета, пе(вый из которых подключен входом к выходам триггеров знаков, вход второго I блока запрета подключен к выходу первого блока запрета и входу формирователя импульсов, выход - к управляющем входу переключателя, а выход первого блока запрета подключен также к устанр вочному входу триггера первого логичео кого блока. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устрсЛства; на фиг. 2 - амплитудно-фазовые характе- ристики изделий, имеющие две резонанс- ные частоты. Устройство из резонансных виброиспытаний изделий содержит последователь соединенные фазовый детектор 1, исполнительный элемент 2, управляющий генератор 3, усилитель 4. мощности, возбудитель 5 колебаний, на подвижной части которого установлено изделие 6, вйбродатчик 7, выход которого через согласующий усилитель 8 подключен к .входу детектора 1, преобразователь 9 фазового рассогласования, вход которого подключен к выходу детектора 1, а выход - к входу первого логического блока 10, включающего последовательно соединенные счетчик 11 импульсов, вход которого подключен также к выходу генератора 3 и своему выходу, блок 12 задержки и триггер 13, выход которого через формирователь 14 импульсов подключен к входу исполнительного элемента 2, последовательно соединенные амплитудный детектор 15, блок 16 сравнения и однополупериодный выпрямитель 17, выход которого подключен к входу элемента 2. Устройство содержит второй логический блок 18, включающий первый и второй триггеры 19 и 20 знаков, а также первый и второй блоки 21 к 22 запрета. Триггер 19 знака подключен к вы ходу детектора 1, а триггер 20 - к выход блока 16 сравнения. Выходы тригге- ров 19 и 2О подключены к входу бло,- ка 21 запрета, выход которого подключе к установочному входу триггера 13 и входу второго блока 22 запрета, подклю ченного также входом к выходу триггера 13. Для соединения выхода генератора 3 с входом фазового детектора 1 служит управляемый переключатель 23, управляющий вход которого через промежуточный каскад 24 соединен с выходом второго блока 22 запрета, а сигнальные входы переключателя 23 соединены с выходом генератора 3: один непОсрец- , ствен,но, а другой - через инвертор 25, выход переключателя 23 соединен с вторым входом фазового детектора 1. Устройство работает следующим о разом. При. включении устройства триггер 13 и первый блок 21 запрета vcTaHaBaHBarotw ся в нуль. Этим состояниям соответствуютнулевые сигналы на выходе формирователя 14 импульсов и второго логического блока 18. В результате на выходе промежуточного каскада 24 устанавливается напряжение, при котором управляе- . мый переключатель 23 подключает непасредственно выход генератора 3 к второ у входу фазового детектора 1. Генератор 3 вырабатывает сигнал, частота которого меньще наименьшей собственной частоты изделия 6. Сигнал генератора 3 усиливается усилителем 4 мощности и поступает на вход возбуди- теля колебаний. Сигнал вибродатчика 7, пропорциональный амплитуде колебаний, поступает «через согласующий усилитель 8 на первый вход фазового детектора 1, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный по величине разности фаз сигналов, поступающих на входы фазового детектора 1. Полярность выходного напряжения детектора 1 зависит от отставания или опережения по фазе сигнала генератора 1 сигналом с выхода усилителя 8. Подача сигнала положительной полярности на управляющий вход исполнительного элемента 2 приводит к . нарастанию сигнала на его выходе. На величину сигнала, поступающего на управляющий вход исполнительного элемента 2, оказывает влияние сигнал с выхода блока 16 сравнения, .в котором осуществляется сравнение сигнала амплитудного детектора 15 с опорным. Полярность сигнала на выходе блока 15 положительная, если величина опорного сигнала больше . сигнала амплитудного детектора 15. Ра ностный сигнал с вы.хода блока 16 поступает на вход однополупериоднОго выпрямителя 17 и далее на вход элемента 2, вызывая дополнительное нарастание сигнала на его выходе. При этом с большей скоростью увеличивается частота сигнала генератора 3. Скорость развертки частоты уменьшается вблизи частоты оЗр, (фиг. 2а), . когда на выходе выпрямителя 17 сигнал станет равным О. В дальнейшем при приближении к частоте CjO (фиг. 2а) уменьшается фазовый сдвиг между сигналами, поступающими на входы фазового детекто- $1 pa 1. OKWIO резонансной частоты (л), Koraa сигнал на выхоце фазового оетех- тора 1 оказывается меньше запанного сигнала ошибки, срабатывает преобразователь 9 фазового рассогласовання и уровень логической еаиницы приклацыва етоя к запускающему входу счетчика 11 импульсов. Сигнал на выхоое счетчика 1 импульсов буцет сформирован по прошест вию зааанного числа периодов колебаний на резонансной частоте G}. Переход к режиму работы на следующую резонансную частоту испытуемого изделия б происходит через интервал времени, необходимый для измерения зна чения предыдущей частоты. Необходимую времега1ую задержку вносит блок 12 за- дерхски. При появлении логической едини цы на выходе блока 12 задержки на выходе триггера 13 также устанавливается единица. В результате на выходе формирователя 14 импульсов появляется импульс положительной полярности, который прикладывается к управляющему входу исполнительного элемента 2 и обеспечивает быстрое приращение частоты сигнала управляемого гчзнератора 3. Одновременно сигнал логической единицы устанавливает единицу на выходе второго логического блока 18. В результате переключается промежуточный каскад 24 и управляемый переключатель 23 подсоеди няет к второму входу фазового детектора 1 выход инвертора 25. В устройстве начинается процесс частотной автонастройки, который для.объекта с частот ной характеристикой, показанной на фиг. 2а, закончится на резонансной чаототеСОл. При этом время прохождения I11 частотного диапазона С01 - Ы, котчэрый характеризуется малыми значениями амплитуд колебаний испытуемого изделия 6, .будет сокращено за счет подачи сигнала с выхода однополупериодного выпрямителя 17 на вход исполнительного элемента 2. Если испытуемый объект имеет частотную характеристику, показанную на фиг. 26, то по достижению в устройстве частоты (), на вход исполнительно- 63 го элемента 2 с выхода выпрямителя 17 начинает поступать сигнал положительнсЛ полярности, который обусловливает на растание скорости изменения частоты управляемого генератора 3. После часто- ты wj (фчг. 26) на выходе фазового детектора 1. появляется сигнал отрицательной полярности, который при отсутствии сигналов положительной попяртости с выхода выпрямителя 17 вызвал бы уменьшение частоты испытательного сигнала. Сигнал отрицательной полярности -на выходе фазового детектора 1 преобразуется триггером 19 знака в логический нуль, а сигнал положительной полярности с выхода блока 16 сравнения преобразуется триггером 20 в логическую единицу. Эти выходные сигналы тригге-, ров 19 и 20 знаков устанавливают на выходе блока 21 запрета логическую единицу, которая вместе с логической единицей с выхода триггера 13 приводит к появлению на выходе блока 22 запрета логического нуля. В результате на выходе каскада 24 устанавливается напряжение, при котором переключатель 23 соединяет второй вход фазового детектора 1 с выходом гене ритора 3. Одновременно логической единицей с выхода блока 21 запрета триггер 13 устанавливается в нуль. Поэтому последующее изменение полярности выходного напряжения фазового детектора 1, которое приводит к изменению на выходе триггера 19 знака и блока 21 запрета, не вызывает изменения логического нуля на выходе блока 22 запрета. Скорость развертки частоты сигнала уменьшается вблизи частоты 6),(фиг. 26), когда на выходе вьшрямителя 17 сигнал станет равным О. В дальнейшем процесс регулирования продолжается согласно описанному выше. Использование изобретения сокращает время виброиспытаний изделий благодаря увеличению скорости развертки частоты генератора в области частот, характеризукидейся малыми (дорезонансными) а1ачениями амплитуд колебаний изделия.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХ ВИБРОИСПЫТАНИЙ -ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно соединенные фазовый детектор, исполнительный эле- мент, управляющий генератор, усилитель мощности, возбудитель колебаний, размещаемый на изделии вибродатчик, выход которого через согласующий усилитель подключен к входу фазового детектора, управляемый переключатель, выход которого подключен к второму входу фа,§ового детектора, а входы - к выходу управляющего генератора, один из которых подключен через инвертор, преобразователь фазового рассогласования, подключенный к выходу фазового детектора, первый ло гический блок, состоящий из последовательно соединенных счетчика импульсов , вхоцы которого подключены к выходам управляющего генератора и преобразователя фазового рассогласования,, .блока задержки и триггера, формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к входу исполнительного элемента, последовательно сое диненные амплитудный детектор, вход которого подключен к выходу согласующего усилителя, и блок сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности виброиспытаний, оно снабжено однополупериодным выпрямителем, включенным между выходом блока сравнения и входом исполни(Л тельного элемента, и вторым логическим блоком, выполненном в виде двух триг геров знаков, первый из которых под-ключен к выходу фазового детектора, а второй - к выходу блока сравнения, И двух блоков запрета, первый из кото-, о о :о рых подключен входом к выходам тригге ров знаков, вход второго блока запрета подключен к выходу первого блока запре- та и входу формирователя импульсов, 9д -выход - к управляющему входу переклю СО чателя, а выход первого блока запрета : подключен также к установочному входу .-триггера, первого логического блока.