Устройство для вибрационного контроля изделий Советский патент 1984 года по МПК G01M7/00 G01H13/00 

Изобретение относится к испытат льной технике и может быть использовано для вибрационного контроля конструктивных элементов летательных аппаратов. Известно устройство для исследо вания прочностных свойств материалов с помощью ультразвуковых колебаний по значениям резонансных частот испытуемых образцов. Наприм для контроля малогабаритных издели выпускается прибор типа Звук-107 Прибор предназначен для определения частот собственных колебаний цилиндров и дисков от 3 до 100 мм, в диапазоне частот 5-500 кГц. В комплект прибора входят электронны блок, состоящий из генератора, уси лителя и индикатора резонанса, и измерительная стойка, в которую вм тированы съемные пьезоэлектрически датчики с куполообразными насадками Cl . Недостатком этого прибора являе ся необходимость ручной настройки генератора на резонансные частоты испытуемого образца, что приводит к увеличению времени эксперимента. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для. вибрационного контроля изделий, содержащее последова тельно включенные управляемый гене ратор, возбудитель колебаний с закрепленным на нем испытуемым объек том, закрепленный на последнем виб роизмерительный преобразователь, согласующий усилитель, фазовый детектор и интегратор, а также первый коммутатор, выход которого под ключен ко второму входу фазового детектора, инвертор, вход и выход которого соединены с первым и вторым входами первого коммутатора, блок частотных уставок, второй KONwyTaTOp, первый вход которого подключен к выходу блока частотных уставок и частотомер, вход которого соединен с дополнительным выходом управляемого генератора 2 Недостатком такого устройства является необходимость визуального наблюдения оператора за показаниями частотомера, по которым судят о достижении установившегося процесса регулирования в самонастраивающейся системе частотной автоподстройки, и необходимость последующей ручной коммутации цепей устройства для перехода к определению последующих резонансных частот испытуемого объекта. Указанные недостатки увеличивают время рибР.ЦИОННОГО контроля изделий и не позволяют обеспечить управление контролем. Цель изобретения - автоматизация контроля испытуемого образца. Поставленная цель достигается тем, что устройство для вибрационного контроля изделий, содержащее последовательно включенные управляемый генератор, возбудитель колебаний с закрепленным на нем испыту мым объектом, закрепленный на последнем виброизмерительный преобразователь, согласукиций усилитель, фазовый детектор и интегратор, а также первый коммутатор, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора, инвертор, вход и выход которого соединен с первым и вторым входами первого коммутатора, блок частотных уставок, второй коммутатор, первый вход которого подключен к выходу блока чавтотных уставок, и частотомер, вход которого соединен с дополнительным выходом управляемого генератора, снабжено селектором длительности, вход которого соединен с выходом фазового детектора, первьам счетчиком, счетный вход которого подключен к выходу селектора длительностиf а выход соединен с запускающим входом частотомера, вторь1М счетчиком, счетный вход которого подключен к дополнительному выходу управляемого генератора, а выход соединен с входами начальной установки первого и второго счетчиков, триггером, включенным между , управляющим входом первого коммутатора и стробирующим выходом частотомера, сдвигающим регистром, включенным между стробирукйцим выходом частотомера и управлякицим входом второго коммутатора, и сумматором, входы которого соединены с выходами интегратора и второго коммутатора, а выход подключен к входу управляемого генератора, вход инвертора подключен к выходу управляемого генератора, а стробирующий выход частотомера - к входу начальной установки интегратора. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство для вибрационного контроля изделий содержит последовательно включенные управляемый генератор 1, возбудитель 2 колебаний, на котором закреплен испытуемый объект 3, с жестко закрепленными виброизмерительным преобразователем 4, согласующий усилитель 5, фазовый детектор 6 и интегратор 7, а также первый коммутатор 8, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора 6, инвертор 9, вход и выход которого соединены с первым и вторым входом первого ко имутатора 8, блок 10

частотнУх уставок, второй коммутатор 11, первый вход которого подключен к выходу блока 10 частотных уставок, частотомер 12, вход которого соединен с дополнительным выходом управляемого генератора 1, сумматор 13 селектор 14 длительности, вход которого соединен с выходом фазового детектора 6, первый счетчик 15, счетный вход которого подключен к выходу селектора 14.длительности, а выход соединен с запускающим входом частотомера 12, второй счетчик 16, счетный вход которого подключен к дополнительному выходу управляемого генератора 1, а выход соединен с входами начальной установки первого и второго счетчиков 15 и 16, триггер 17, включенный между управляющим входом первого коммутатора 8 и стробирующим выходом частотомера 12, сдвигающий регистр 18, включенный между стробирукадим выходом частотомера 12 и управляющим входам второго коммутатора 11. Выходы сумматора 13 соединены с выходами интегратора 7 и второго коммутатора 11, а также вход инвертора 9 подключен к выходу управляемого генератора 1, а стробирующий выход чатотомера 12 подключен к входу началной установки интегратора 7.

Устройство работает следукицим образом.

Поскольку устройство осуществляет вибрационный контроль прочностных характеристик по уходу частот относительно значений,. .соответствукицих изделиям без прочностных дефектов, при изменении типов конт1 олируемых изделий, перед включением устройства должна выполняться предварительная настройка: устанавливается соответствующий диапазо управляемого генератора 1, в которо непрерывной перестройкой путем изменения напряжения, поступакщего на управляемый вход генератора 1 перекрываются контролируемые резойансные частоты испытуемого объекта; в блоке 10 частотных уставок формируются сигналы, поочередная подача которых на вход управляемого генератора 1 обеспечит получение испытатёльногф сигнала с выхода генератора с частотами, равными значениям резонансных частот бездефектного изделия. При включении устройства в первый триггер сдвигающего регистра 18 записывается единица, которая обеспечивает получение через второй коммутатор 1 и сумматор 13 значение первой частотной уставки ко входу управляемого генератора 1. Генератор 1 вырабатывает сигнал, частота которого определяется первой частотной уставкой с блока 10, Выходной сигнал генератора 1 преобразуется в воздействие прикладываемое к испытуемому объекту 3. С укрепленного на объекте вибройзмегительного преобразователя сигнал, пропорциональный, например, скорости перемещения испытуемого объекта, через согласующийусилитель 5 поступает на первый вход фазового детек.тора 6. На второй вход

0 фазового детектора через коммутатор 8 поступает сигнал с выхода генератора 1. На выходе фазового детектора б (Образуется сигнал, пропорциональный по величине, разности

5 фаз сигналов, поступающих на входы фазового детектора. Полярность выходных импульсов фазового детектора 6 зависит от отставания или опережения по фазе периодических сигналов с согласующего усилителя 5

0 относительно испытательного сигнала с управляемого генератора. Подача выходного сигнала отрицательной полярности фазового детектора 6 на вход интегратора 7 приводит к на5растанию сигнала на его выходе. В (результате сложения этого сигнала JC первой частотной уставкой в сумматоре 7 частота колебаний сигнала

, с выхода управляемого генератора 1

0 будет возрастать до значения uj , при котором сигналы на выходах фаIsoBoro детектора 6 окажутся в фазе. Однофазность колебаний сигналов на входах фазового детектора

5 является признаком резонансных колебаний испытуемого объекта. Момент достижения фазового резонанса выявляется селектором 14.длительности, на выходе которого формирует0ся последовательность импульсов, когда длительность импульсов с фазового детектора оказывается меньше наперед заданной величины ошибок. Частота импульсов с выхода селектора 14 длительности совпадает с

5 частотой испытательного сигнала с. управляемого генератора 1, причем начало импульса с выхода селектора длительности совпадает с началом импульса с выходом генератора, а

0 длительность импульса с селектора длительности всегда меньше длительности импульса с выхода генератора. Поэтому при наличии импульса на выходе селектора длительности счет5чик 15 будет первым изменять свое Состояние, а счетчик 16 вторым. Об окончании переходного процесса в системе судят по промежутку времени, ргшному определенному числу периодов колебаний импульсного объекта 3, при которых сигнал фазового, рассогласования на выходе фазового детектора 6 не превышает наперед заданной величины ошибки. Таким об ,

5 разом, по прошествии, например.

восьми периодов установившихся колебаний с частотой на выходе ечетчика 15 будет сформирован запускающий сигнал для частотомера 12. Вели на выходе селектора 14 длительности не будет сформирована непрерывная последовательность из, например, 8-ми импульсов, то счетчик 16 досчитает до 8-и первым, так как на его счетный вход импульсы поступают непрерывно, и произойдет сброс обоих счетчиков 15 и 16 в начальное состояние, а запускающий И1«1ульс сформирован не будет. Такой цикл проверки выходных импульсов селектора 14«длительности будет повторяться до тех пор, пока не кончатся переходные процессы по всей системе и не будет сформирована непрерывная последовательность импульсов на выходе селектора длительности.

Запускающий импульс с выхода счетчика 15 запускает частотомер 12. По окончании измерения частоты испытательного сигнала частотомер сформирует строб-импульс, свидетельствуюадий об окончании измерения.

В описанном устройстве стробимиульс частотомера используется для сброса интегратора 7 в нач:альное состояние, изменяя состояния триггера 17 на противоположное и для сдвига единицы в сдвигающем регистре 18. После Окончания стробимпульса частотомера 12 в.сдвигающем регистре 18 единица из первого триггера перепишется во второй, благодаря чему через второй коммутатор 11 и сумматор 13 на вход управляющего генератора 1 будет подано напряжение, соответствующее второй частотной уставке,а на второй вход фазового детектора б через первый коммутатор 8 будет подан испытательный сигнал с выхода генератора 1 с фазой, противоположной той,, которая была в пред1ддущем измерении, так как. триггер 17, изменив свое состояние, произведем соответствукнцее управление коммутатором 8. в устройст. ве начнется процесс фазовой авто подстройки частоты, коЧ-орый закончится по достижении частоты и

2

которая характеризуется противофазностью колебаний объекта в местах возбуждения и регистрации коле5 баний. .

Таким образом, в устройстве, обеспечивается режим последовательной настройки на резонансные частоты испытуемого изделия. Переход к

0 настройке на последующую смежную частоту возможен лищь после цикла работы устройства при испытательном сигнале с генератора 1 с частотой, равной значению предыдущей

5 резонансной частоты испытуемого изделия. Такие резонансные частоты необходимы как для обеспечения точных замеров значений резонансных частот, так и для проведения проQ граммируемых испытаний исследуемых объектов, совокупность измеренных значений резонансных частот несет информацию о техническом состоянии обтхекта..

использование предлагаемого устройства позво{сяет сократить время определения резонансных частот за счет автоматизации кo 4мyтaции управлякяцих цепей устройства и обеспечивает сокращение времени виб0 рационно1 о . коитрвим .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕЙБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно включенные управляемый генератор, возбудитель колебаний с закрепленным на нем испытуемым объектом, закрепленный на последнем вябройзмериТельный преобразователь, согласующий усилитель, фазовый детектор и интегратор, а также первый коммут.атор, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, инвертор, вход и выход которого соединены с первым и вторым входами первого коммутатора, блок частотных уставок, второй коммутатор, первый вход которого подключен к выходу блока частотных уставок, и частотомер, вход которого соединен с дополнительным выходом управляемого генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельта автоматизации контроля, оно Снабжено селектором длительности, вход которого соединен с выходом фазовогоДетектора, первым счетчиком, счетный вход которого подключен к выходу селектора длительности, а выход соединён с запускакяцим входом частотомера, вторьви счетчиком, счетный вход которого подключен к дополнительному выходу управляемого генератора, а выход соединен с входа1 ш начальной установки первого и второго счетчиков, триггером, включенным между управляющим входом первого коммутатора и стробирующим выходом частотомера , сдвигающим регистром, включенным между стробирунядим выходом частотомера и управляющим входом второго коммутатора, и сумматором, входы которого соединены с выходами интегратора и коммутатора, а выход подключен к входу управляемого генератора, вход оэ инвертора подключен к выходу управляемого генератора, а стробируюСП щий выход частотомера - к входу со начальной установки интегратора. со