Устройство для измерения коэффициента затухания колебаний Советский патент 1984 года по МПК G01H1/00 

UD

:о :о

о

UD

Изобретение относится к технике мерения параметров затухающих колеб ний и может быть использовано, для и мерения коэффициента затухания и ло гарифмического декремента затухания добротности в электрических и механических системах и внутреннего тре ния при исследовании физических свойств веществ, Известно устройство для измерени логарифмического декремента, затухания, содержащее возбудитель колебан датчик, электронно-счетный частотомер, светолучевой и электронный осциллографы. Процесс измерения включ ет измерение амплитуд начального и конечного колебаний, амплитуды кото / рых надежно измеряются по виброграм ме, и последующие вычисления l . Недостатками этого устройства яв ляются низкая производительность из мерений, сложность процесса измерения, связанная с большим количеством измерительной аппаратуры и записи виброграмм, измерения по ним амплиту вычисления и низкая точность результатов при интенсивных затуханиях. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для измерения коэффициента зату хания колебаний, содержащее воабудитель колебаний, вибропреобразователь перемещений и подключенный к нему ос циллограф 2 , Однако известное устройство не по зволяет производить непосредственный отсчет коэффициента затухания, имеет значительную времяемкость измеритель ного и вычислительного процесса и ма лую производительность. Целью изобретения является повыше ние оперативности измерений. Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения коэффициента затухания колебаний, содержащее возбудитель колебаний, вибропреобразователь перемещений и подклю ченный к нему осциллограф, снабжено двумя взаимно перпендикулярными направляющими с микрометрами и размещаемым на экране осциллографа транспарантом, выполненным из прозрачного материала с нанесенными на его поверхность тремя параллельными линияг.да, расстояние между крайними из которых в 2,72 раза больше, чем рассто ние между нижней и промежуточной линиями, и кривой обратной пропорциоНситьности текущего времени. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для измерения коэффициента затухания содержит возбудитель 1 колебаний, вибропреобразователь 2 перемещений, подключенный к HeMj осциллограф 3 с двумя взаимно перпендикулярньши направляющими 4 и 5 с микрометрами б и 7 и размещаема на экране 8 осциллографа 3 транспарантом 9, выполненным из прозрачного материала с нанесенными на его поверхность тремя параллельными линиями 10-12 (верхний, средний и нижний уровни соответственно), расстояние между уровнями 10 и 12 из которых в е 5 2,72 раз больше, чем расстояние между средним 11 и нижним 12 уровнями, и кривой 13 обратной пропорциональности текущего времени. Вибропреобразователь 2 подключен к осциллографу 3 через переключатель 14. Передвижные микрометры 6 и 7 имеют стрелочные удлиненные указатели 15 и 16, соответственно перекрывающие , поверхность транспаранта 9. Направляющие 4 и 5 и транспарант 9 закреплены на раме 17, которая в свою очередь расположена на горизонтальной направляющей 18, прикрепленной к осциллографу 3. Устройство работает следующим образом. Для воспроизведения затухающих колебаний на экране осциллографа 3 переключатель из положения 1, в котором возбудитель .1 колебаний (генератор) возбуждает колебания вибропреобразователя 2, переключается в положение II, при котором возбудитель 1 отключается, и одновременно на экране осциллографа 3 воспроизводятся затухающие колебания, например кривая 19. Визугшьно представляемая огибающая (экспонента) 20, проведенная через экстремумы кривой 19 затухания, пересекает верхний 10 и средний 11 уровни, а перемещением рамы 17 вдоль горизонтальной направляющей 18 устанавливают начало отсчета микрометров б и 7 в точку начала отсчета текущего времени на нулевой линии кривой19 затухания, т.е. смещают начало осей координат для кривой 13 обратной пропорциональности в точку, находящуюся на одной вертикальной прямой с точкой пересечения огибающей 20 с верхним уровнем Ю. Начало отсчета текущего времени, в течение которого ордината огибающей 20 уменьшается с уровня 10 до уровня 11, начало координат осей абсцисс и ординат и начало отсчетов микрометров б и 7 в исходном положении для отсчета коэффициента затухания находятся в одной общей точке. При записи,затухающих колебаний усилением по вертикали и разверткой по горизонтали кривая 19 затухающего колебательного процесса (или часть кривой.) оптимально размещается в пределах экрана. При этом длительность одного сантиметра горизонтальной развертки и цена деления на оси абсцисс задается равной Ю- с/см, где m -1; 0;, 1; 2; 3 и определяет развертку, при которой в наилучших условиях можно произвести отсчет, т.е. выбирается наибольшая продолжительность развертки, при которой огибающая 20 пересекав уровни 10 и 11.

Кривая 13 обратной пропорциональности отображается на транспаранте в масштабе 10:1. Для более точного отсчета коэффициента затухания в начальной и конечной части шкалы на оси ординат кривую обратной пропорциональности дополнительно на транспаранте задают в масштабах 1:1, 50:1 100:1, тогда цена деления на оси ординат равна .

После воспроизведения затухающих колебаний на экране осциллографа 3 раму 17 перемещают вдоль направляющей 18 до наложения точки пересечения верхнего уровня 10 с осью ординат на огибающую 20 (кривую). Стрелочные указатели 15 и 16. с микрометрами 6 и 7 перемещают вдоль направляющих 4 и 5 до пересечения в точке, где кривую 13 обратной пропорциональности пересекает вертикальный стрелочный указателе 15, перекрывающий точку пересечения среднего уровня 11с визуально представляемой огибающей 20, Показание микрометра 7 на горизонт гшьной направляющей с учетом времени горизонтальной развертки (значение т), соответствует времени t, за которое огибающая, определяемая экстремальными значениями амплитуд затухающих колебаний, проходит з данные два уровня 10 и 11. Показание микрометра б на вертикальной направляющей 4 с учетом величины m соответствует величине определяемого коэффициента затухания. Так как цены делений координатных осей заданы 10 с/см и с /см, а степень m отображает в каком масштабе сделан выбор длительности развертки и отображение кривой обратной пропорциональности и цифровые показ ани-я микрометров совпадают с показаниями стрелочных указателей на осях транспаранта 9,то отсчет по микрометру дает ци ровое значение, а учет величины га позволяет определить знак за запятой

для выявления целой и дробной частей числа,

При быстропротекающих процессах яркость высвечиваемого изображения н на экране осциллографа сравнительно небольшая, поэтому при установке положений стрелочных указателей на соответствующие положения используется тубус.

Если показание микрометра 7 на горизонтальной направляющей 5 соответствует времени затухания t (коэффициент затухания 8 -1/t) и экстремальные значения кривой 19 затухания достаточно явно выражены- на экране осциллографа 3, то микрометром удобно измерить время t , в течение которого совершается п полных циклов и вычислить число циклов за время затухания t, т.е.

п п - , логарифмический декремент затухания

t

J. flTT

п

и собственную частоту затухания

8 Т

JL f

При затухании колебаний, происходящем в один или несколько циклов, визуально представляемая огибающая 20, проводимая через экстремумы кривой 19 затухания, экстраполируется до пересечения верхнего 10 и среднего 11 уровней.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить оперативность измерения параметров колебателных систем, производить непосредстве ный отсчет коэффициента затухания, увеличить достоверность и надежность результатов измерений.

По практически проведенным испытаниям устройство позволяет измерять коэффициент затухания в диапазоне 0,1-20,0 , логарифмический декремент затухания 1-0,004 в диапазоне частот колебаний систем 4-3300 Гц.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ КОЛЕБАНИЙ, содержащее возбудитель колебаний, вибропреобраэователь перемещений и под-, ключенный к нему осциллограф, о т - ; личающееся тем, что, с целью .повышения оперативности измерений, оно снабжено двумя взаимно перпендикулярными направляющими с микрометраNM и размещаелим на экране осциллографа транспарантом, выполненным из прозрачного материала с нанесенными на его поверхность тремя паргшлельными линиями, расстояние между крайгшм.1 из которых в 2,72 раза больше, чем расстояние между нижней и промежуточной линиями, и кривой обратной пропорционсшьности текущего времени.