Устройство для испытаний изделий на случайные вибрации Советский патент 1984 года по МПК G05D19/02 G01M7/00 

Изобретение относится к устройст вам для виброиспытаний изделий, а именно к устройствам для испытаний изделий на случайные нестационарные вибрации по заданной программе. Известно устройство для испытани на случайные вибрации, содержащее параллельные каналы формирования сл чайного сигнала, каждый из которых состоит из последовательно соединен ных генератора шума, полосового фор мирующего фильтра и регулируемого усилителя, выходы которых подключены к входам многовходового сумматора, выход которого соединен с входом вибростенда, выход которого, в свою очередь, соединен с входом вибродатчика, выход которого подключен к входам цепей обратной связи,.каждая из которых включает функциональный преобразователь, подключенный выходом к входу первого блока сравнения выход которого соединен с управляющим входом первого регулируемого усилителя, последовательно соединенные второй генератор шума, второй р егулируемый усилитель и двухвходовый сумматор, второй вход которого подключен к выходу вибродатчика, а выход - к входу полосового анализирующего фильтра, выход которого соединен с последовательно соединенными канальным измерителем дисперсии, регулируемлм делителем и вторым блоком сравнения, выход которого подключен к управляющему входу второго регулируемого усилителя, имеющего второй выход, подключенный к управляющему входу функционального преобразователя , а также измеритель дисперсии воспроизведенного спектра вибраций, вход которого подключен к выходу виб родатчика, а выход - к управляющему входу регулируемого делителя, второй вход которого подключен к выходу канального измерителя дисперсии ij . Однако данное устройство характеризуется большой погрешностью воспро изведения заданного спектра случайной нестационарной вибрации. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее параллельные ка н,алы формирования случайного сигнала к«5ждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора шума, полосового формирующего фильтра и регулируемого усилителя, выходы которых подключены к входам первого многовходового сумматора, выход кото рого соединен с входом вибростенда, выход которого, в свою очередь, соединен со входом вибродатчика, выход которого подключен к входам цепей обратной связи, каждая из которых включает последовательно соединенные полосовой анализ ИРУ гадий фильтр и регулируемый усилитель, управляющий вход которого соединен с дополнительным выходом регулируемого усилителя соответствующего канала формирования, а выход - к одному из входов второго многовходового сумматора, выход которого подключен к входу измерителя дисперсии, выход которого подключен к входам управляемых умножителей, управляющие входы которых соединены с соответствунацими дополнительными выходами регулируемых усилителей каналов формирования, а выходы - с входами блоков сравнения, другие входы которых соединены с соответствующими выходами блока программы,а выходы - с соответствующими управляющими входами регулируемых усилителей каналов формирования 2 Погрешность воспроизведения заданного спектра случайной нестационарной вибрации с помощью данного устоойства определяется видом амплитудно-частотной характеристики (АЧХ вибратора, нагруженного испытуемым изделием. Большая неравномерность АЧХ вибратора приводит к значительной погрешностивоспроизведения, для устранения которой требуется предварительное выравнивание АЧХ вибратора, в частности с помощью корректирующих цепей, что представляет значи- тельные трудности и существенно зависит от механических характеристик испытуемого изделий. Целью изобретения является повышение точности воспроизведения заданного спектра случайной нестационарной вибрации путем предварительного выравнивания АЧХ вибратора с испытуемым изделием и устранения влияния нестационарного заданного спектра случайной вибрации на погрешность анализа. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее каналы формирования случайного сигнала, каждый из которых включает последовательно соединенные генератор шума, первый полосовой фильтр и первый регулируекий усилитель, а также сумматор, выход которого связан с входом вибростенда, подключенного выходом к входу вибродатчика, выход которого соединен с входами каналов обратной связи, каждый из которых включает управляемый делитель, второй полосовой фильтр, измеритель дисперсии и первый блок сравнения, выход которого подключен к управляющему входу соответствунвдего первого регулируемого усилителя, введены в каждом канале формирования случайного сигнала второй регулируемый усилитель, в каждом канале обратной связи ключ и второй блок сравнения, а также программный задатчик, источник опорного напряжения и задатчик погрешности, причем вход каждого кансша обратной связи через соответствующий делитель подключен к входу второго полосового фильтра, выход которого связан с входом измерителя дисперсии, соеди нного выходом с первым входом первого блока сравнения, вЬ1ходы программного задатчика подключены к соответствующим входам ключей, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих вторых регулируемых усилителей и с управляющими входами соответствующих делителей, выход задатчика погрешности подключен к первому входу второго блока сравнения каждого канала обратной связи, второй вкод которого соединен с управлякяцим входом первого регулируемого усилителя, а выход - с управляющим входом ключа, выходы вторых регулируемых усилителей связ-аны с соответствукицими входами сумматора, а входы - с выходами соответствующих первых регулируемых усилителей, выход источника опорного напряжения подключен к вторым входам первых блоков сравнения.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2а- спектр на выходе сумматора при одинаковых коэффициентах усиления регулируемых усилителей; (Г - АЧХ вибростенда;

i ти 3 - спектры на выходе вибростенда соответственно до и после- выравнивания; - спектр на выходе сумматора при выравнивании АЧХвибростенда.

Устройство состоит из параллельных каналов формирования случайных сдвигов, каждый из которых содержит последовательно соединенные генератор шума 1, полосовой фильтр 2, первый и второй регулируемые усилители 3 и 4, Выходы всех регулируемых усилителей 4 соединены с входами многовходовогс сумматора 5, выход которого соединен с входом вибростенда 6. Выход вибродатчика 7 соединен с входами каналов обратной свя зи, каждый из которых содержит последовательно соединенные управляемый делитель 8, полосовой фильтр 9, измеритель дисперсии 10 и первый блок сравнения 11, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 12, а выход - с входом второго блока сравнения 13 и управляющим входом регулируемого усилителя 3 соответствующего канала формирования. Второй вход блока сравнения 13 подключен к задатчику погрешности 14, а выход - к управпягацему входу ключа 15, вход которого подключен к соответствующему выходу программноо задатчика 16, а выход-к управляюим входам управляемого делителя 8 регулируемого усилителя 4.

Устройство работает следующим бодзом.

Сигналы с генератора шума 1 через олосовые фильтры 2, регулируемые силители 3 и 4 поступают на многоходовой сумматор 5. С выхода многовходового сумматора 5 сформированный сигнал поступает на вход вибростена 6. При этом первоначально при настройке каналов формирования коэффициенты усиления всех регулируемых усилителей одинаковы и равны единице СКр,,. l) . Спектр сигнала на выходе многов.ходового сумматора 5 в этом случае равномерен в диапазоне частот СОц - Wg (-фиг. 2о|) . С выхода вибродатчика 7 сигнал поступает на входы управляемых делителей 8, коэф(ициенты деления которых при настройке также равны 1, при этом изза существенной неравномерности АЧХ вибростенда (фиг. 26)спектр сигнала также неравномерен (фиг. 2Б). С выхода управляемого делителя 8 сигнал поступает на фильтр 9, с выхода которого узкололосный сигнал поступает на вход измерителя дисперсии 10. С выхода измерителя дисперсии 10 сигнал, равный величине дисперсии узкополосного сигнала, поступает на вход блока сравнения 11, на другой вход которого поступает сигнал в виде постоянного напряжения с источника опорного напряжения 12.Этот же сигнал с источника опорного напряже- , ния 12 поступает на все остальные блоки сравнения 11 каналов обратной связи. Разностный сигнал с выхода блока сравнения 11 регулирует коэффициенты усиления регулируемых усилителей 3 таким образом, чтрбы на выходе каждого измерителя дисперсии 10 в режиме выравнивания уровень сигнала был одинаковым и равнялся заданному значению, поступая на вход блока сравнения 13, на другой вход которого поступает сигнал в виде постоянного напряжения, соответствующего требуемой погрешности выравнивания АЧХ, с выхода задатчика погрешности 14. Одновременно этот разностный сигнал поступает на управляквдий вход регулируемого усилителя 3 соЪтветствуюцего канала формирования. При этом коэффициенты усиления регулиpye ыx усилителей 3 устанавливаются таким образом, что спектр сигнала на выходе многовходового сумматора 5 (фиг. 21) обратно пропорционален квадрату АЧХ вибростенда. При подаче на вход вибростенда 6 такого сигнала на его выходе будут воспроизводиться вибрации с равномерным спектром (фиг. 2 .

При достижении равномерности спектра вибрации заданной погрешностиf a на выходе блока сравнения 13 вырабатывается сигнал, который поступает на управляющий вход ключа 15. При этом с соответствующего выхода задатчика 16 сигнал, задающий спектр вибрации в данной полосе воспроизводимых частот, через ключ 15 поступает на управляющий вход регулируемого усилителя 4 соответствунвдего канала формирования. Таким образом, коэффициенты усиления во всех регулируемых усилителях 4 устанавливаются в соответствии с заданной :программой; вое- производимого спектра вибраций. Одно временно с выхода ключа 15 сигнал, задающий спектр вибраций в данной полосе воспроизводимых частот, поступает на управляющий.вход управляемого делителя 8 и устанавливает его коэффициент передачи таким образом, чтобы скомпенсировать изменения коэффициента усиления дополнительного регулируемого усилителя 4 соответствующего канала формирования. В этом случае цепи обратной связи, включающие управляемый делитель 8, полосовой фильтр 9, измеритель дисперсии 10 и блок сравнения 11,не будут реагировать на изменения коэффициентов усиления каналов формирования и тем сй

мЫм вносить дополнительную погрешность анализа из-за нестационарности имитируемой вибрации.

Таким образом, введение второго блока сравнения, источника опорного напряжения и задатчика погрешности Позволяет предварительно выравнить АЧХ вибротракта с требуемой точноетью, а введение в каждый кангш формирования второго регулируемого усилителя, управляемого синхронно с управляющим делителем одноименной цепи обратной связи с выхода программного задатчика через управляемый ключ, позволяет сделать независимыми цепи управления равномерностью АЧХ виёротракта (регулируемЕлй усилитель 3, блок сравнения 11, источник опорного напряжения 12, задатчик погрешности 14, блок сравнения 13) и управления заданной нестационарностью {дополнительный регулируемый усилитель 4, управляемой делитель 8, блок 16 программы).

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными позволяет проводить исгалтания изделий на случайные нестационарные вибрации на вибростендах с неравномерными АЧХ без дополнительной погрешности анализа из-за нестационарное/ ти воспроизводимых вибраций.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ НА СЛУЧАЙНЫЕ ВИБРАЦИИ, содержащее каналы формирования случайного сигнала, каждый из которых включает последовательно соединенные генератор шума, первый полосовой фильтр и первый регулируемой усилитель, а также сумматор, выход которого связан с входом вибростенда, подключенного выходом к входу вибродатчика, выход которого соединен с входами каналов обратной связи, каждый из которых включает управляемый делитель, второй полосовой фильтр, измеритель дисперсии, и первый блок сравнения, выход которого подключен к управляющему входу соответствукядего первого регулируемого усилителя, отличающееся тем, что. B i&{5aia-i a:kA с целью повышения точности устройства, оно содержит в каждом канале формирования случайного сигнала второй регулируемый усилитель, в каждом канале обратной связи - ключ и второй блок сравнения, а также программный задатчик, источник опорного напряжения и задатчик погрешности, причем вход каждого канала обратной связи через соот етствугадий делитель подключен к входу второго полосового фильтра, выход которого связан с входом измерителя дисперсии, соединенного выходом с первым входом первого блока сравнения, выходы программного задатчика о S подключены к соответствующим входам ключей, выходы которых соединены с (Л управляющими входами соответствующих вторых регулируемых усилителей и с управляющими входами cooтвeтcтвy oщих делителей, выход эадатчика погрешности подключен к первому входу второго блока сравнения каждого канала обратной связи, второй вход которого соединен с управляющим входом первого регулируе1«юго усилителя, а выход - с управляющим вхо(Г дом ключа, выходы вторых регулируСП емых усилителей связаны с соответствующими входами сумматора, а входы - с выходами соответствующих перNU вых регулируелых усилителей, выход источника опорного напряжения под;о ключен к вторым входам первых блоков сравнения.

to

Фиг.1