Устройство для виброиспытаний Советский патент 1984 года по МПК G01M7/00 G01H13/00 

Изобретение относится к виброисытательной технике, преимущественно ля испытаний изделий на,обнаружение езонансных частот.

Известно устройство для ограничения уровня вибрации, содержащее вибропреобразователь, установленный на платформе вибростенда, усилитель, источник регулируемого опорного напряжения, блок сравнения и блок регулирования, ограничивающий вибрацию платформь вибростенда по минимальному уровню С1 3Недостатком данного устройства является отсутствие оптимального управления скоростью развертки частоты при снятии амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) изделия.

Наиболее близким к изобретению является устройство для виброиспытаний, содержащее генератор с блоками компрессии, развертки частоты и преобразователем выходной частоты постоянной амплитуды, подключенные к нему управляющими входами два гетеродинных сопровождающих фильтра, привод самописца и через усилитель мощности - вибратор, два вибропреобразователя, размещаемые на вибраторе и. испытуемом изделии, первый из них через первый согласующий усилитель подключен к информационному входу первого фильтра, выход которого соединен с блоком компрессии генератора, второй вибропреобразователь через второй согласующий усилитель подключен к информационному входу второго фильтра, выход -которого соединен с информационным входом самописца L2J.

Недостатком известного Устройства является отсутствие оптимального управления скоростью развертки частоТы при снятии АЧХ изделия.

Цель изобретения - повышение точности и производительности виброиспытаний.

Поставленная цель достигается тем что устройство для виброиспытаний, содержащее генератор с блоками компрессии, развертки частоты и преобразователем выходной частоты постоянной амплитуды, подключенные к неjMy управляющими входами два гетеродинных сопровождающих фильтра, привод самописца и через усилитель мощности - вибратор, два вибропреобразователя, размещаемые на вибраторе и испытуемом изделии, первый из

НИХ через первый согласующий усилитель подключен к информационному входу первого фильтра, выход которого соединён с блоком компрессии генератора, второй вибропреобразователь через второй согласующий усилитель подключен к информационному входу второго фильтра, выход которого соединен с информационным входом самописца, снабжено подключенными к первым выходам фильтра последовательно соединенными фазовым детектором, детектором абсолютной величины и аналоговым перемножителем, а также двумя нуль-детекторами, схемой И, ключом, усилителем-ограничителем, преобразователем напряжение частота, счетчиком, цифро-аналоговым преобразователем, интерполятором и дифференциатором,.детектор абсолютной величины соединен с входом первого нуль-детектора, выход которого подключен к одному, а выход второго нуль-детектора к другому входу схемы И, соединенной выходом с управляющим входом ключа, информационный вход которого через усилительограничитель подключен к блоку преобразователя выходной частоты постоянной амплитуды генератора, а выход совместно с выходом преобразователя напряжение - частота к входу счетчика, поразрядно соединенного с цифро-аналоговым преобразователем, соедненным выходом через интерполятор с входом блока развертки частоты генератора, выход этого блока, подключен к второму входу перемножителя, а дифференциатор подключен входом к выходу записи второго фильтра, а выходом - к входу второго нуль-детектора,

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - передаточная характеристика фазового детектора,на фиг. 3 передаточная характеристика преобразователя напряжение - частота} на фиг. 4 - фазочастотная характеристика колебательной системы.

Устройство для виброиспытаний содержит генератор 1 с блоками компрессии, разверткичастоты и преобразователя выходной частоты постоянной амплитуды, подключенные к нему управляющими входами два гетеродинных сопровождающих фильтра 2 и 3, привод самотй1сца 4 и через усилитель 5 мощности - вибратор 6, два вибропре образователя 7 и 8, размещаемые на вибраторе 6 и испытуемом изделии 9, первый из которых через первый согласующий усилитель 10 подключен к информационному входу первого фильт ра 2, выход которого соединен с бло ком компрессии генератора 1, второй вибропрёобразовагель 8 через второй согласующий усилитель 11 подключен к информационному входу второго фильтра 3, выход которого соединен с информационным входом самописца 4, подключенньм входами к единичным выходам фильтров 2 и 3 фазовый детектор 12, соединенный выходом чере детектор 13 абсолютной величины, выполненный на операционном усилителе, с одним входом аналогового перемножителя 14, например 525ПС1, входом первого нуль-детектора 15, выполненного также на базе операционного усилителя, выход которого подключен к одному, а выход второго нуль-детектора 16 к другому входу схемы 17 И, соединенной выходом с управляющим входом ключа 18, вьтолненного в виде полевого транзистора, информационный вход которого через усилитель-ограничитель 19, вы полненный на базе операционного уси лителя, подключен к блоку преобразо вателя выходной частоты постоянной амплитуды генератора 1, а выход сов местно с выходом преобразователя 20 напряжение - частота - к входу счет чика 21, поразрядно соединенного с цифро-аналоговым преобразователем 2 например 572ПА1В, который в свою очередь соединен выходом через интерполятор 23, выполненный на базе аналогового интегратора, с входом блока развертки частоты генератора 1, а выход последнего подключен к второму входу перемножителя 14, при этом дифференциатор 24, выполненный на операционном усилителе, подключен входом к выходу записи фильтра 3, а выходом - к входу второго нуль-детектора 16. Устройство работает следующим об разом. Электрический сигнал с выхода ге нератора 1 после усилителя 5 мощности преобразуется вибратором 6 в механические колебания платформы вибростенда, амплитуда которых стабилизируется за счет цепи компресси образованной первым вибропреобразо024вателем 7, установленным на платформе вибростенда в месте крепления испытуемого изделия 9, первым согласующим усилителем 10 и первым гетеродинным сопровождающим фильтром 2, перестраиваемым по сигналу генератора 1 совместно с вторым гетеродинным сопровождающим фильтром 3 с целью селекции основной гармоНИКИ вибрации при развертке частоты по диапазону качания. Установленный на испытуемом изделии 9 второй вибропреобразователь 8 вырабатывает сигнал отклика изделия на приложенные MexaHH4eckHe колебания и после второго согласующего усилителя 11 и второго гетеродинного сопровождающего фильтра 3 регистрируется самописцем 4 с приводом движения бумаги от управляющего генератора 1. Одновременно фазовый детектор 12 преобразует величину фазового сдвига колебаний вибратора 6 и отклика изделия 9 в соответствующий уровень сигнала, который после преобразования детектором 13 абсолютной величины к oднoпoляpнo fy виду поступает на один вход аналогового перемножителя 14. Если значение сигнала на первом входе перемножителя 14 при максимальном фазовом рассогласовании с учетом пропорциональности задать равным единице, то в области АЧХ, далекой от резонансной, величина сигнала на выходе перемножителя 14 будет определяться состоянием его второго входа. На этот вход поступает сигнал с выхода блока развертки частоты генератора 1, пропорциональный частоте его выходного сигнала. Этот сигнал преобразуется в импульсы соответствующей частоты преобразователем 20 и вызывает прирост состояния счетчика 21, который, после цифро-аналогового преобразования в блоке 22 и интерполирования с целью предупреждения скачков частоты в блоке 23, поступает на вход блока развертки частоты генератора 1, вызывая соответствующий прирост частоты его выходного сигнала. При этом величина этого прироста (скорость развертки по частоте) выбирается максимальной для применяемой виброиспытательной системы. Увеличение скорости развертки с ростом частоты вибт рации определяется увеличением выходной частоты преобразователя 20 и соответствующим уменьшением в-реме ни затухания переходных процессов в механической системе. В это время ключ 18 закрыт потенциалом с выхода схемы 17 И и импульсы, сформированные усилителем-ограничителем 19, не проходят на вход счетчика 21 (его состояние изменяется только импульсами с выхода преоб разователя 20) . При подходе к резонансной области АЧХ фазовый детектор 12 отслежива ет уменьшение отклонения фазового рассогласования от 90°, потенциал е выхода снижается, что вызывает по второму входу уменьшение выходного сигнала перемножителя 14 и соответствующее; уменьшение выходной частот преобразователя 20. Скорость развер ки по частоте генератора 1 падает в соответствии с фазочастотной характеристикой до тех пор, пока сдвиг фаз не примет значение 90°, что соо ветствует моменту резонанса в изделии. При этом нулевой потенциал на выходе фазового детектора 12, посту пая на вход перемножителя 14, устанавливает потенциал его выхода в нуль, что вызывает прекращение формирования выходных импульсов преобразователя 20. Процесс развертки по частоте останавливается на частоте резонанса на время установления колебаний, связанное с затуханием пер ходных процессов в механической сис теме. Нуль-детектор 15 формирует сигнал по одному входу схемы 17 И, однако состояние ее выхода не меняе ся в связи с отсутствием сигнала нуль-детектора 16 на вФором ее входе. О моменте установления колебаний на резонансной частоте можно судить по прекращению роста уровня отклика, регистрируемому на выходе записи гетеродинного сопровождающего фильтра 3 дифференциатором 24, который формирует в этом случае нулевой выходной потенциал. При этом . нуль-детектор 16 формирует разрешающий уровень на втором входе, атак как на первом входе такой уровень уже присутствует, то с выхода схемы 17 И этот уровень, поступая на управляющий вход ключа 18, разрешает прохождение импульсов на вход счетчика 21, тем самым обеспечивая уход выходной частоты генератора 1 с резонансного значения, причем со скоростью, пропорциональной текущему значению частоты вибрации. Величина скорости определяется точностью цепочки: фазовый детектор 12 детектор 13 абсолютной величины нуль-детектор 15, по сигналу которой схема 17 И возвращается в исходное состояние и дальнейший процесс развертки осуществляется с возрастающей скоростью в соответствии с описанным алгоритмом функционирования устройства. В качестве базового устройства выбрана виброиспытательная система ВЭДС-10000. Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повысить точность проводимых в процессе виброиспытаний измерений, так как точно фиксируется резонансная частота испытуемого изделия, а измерение параметров изделия в резонансе осуществляется непосредственно на резонансной частоте, а не на участке диапазона что имеет место при непрерывной развертке частоты в базовом устройстве, и после установления колебаний изделия в резонансе, что исключает погрешность, связанную с наложением переходного вибропроцессора на основной. Кроме того, использование устройства позволяет сократить продолжительность виброиспытаний за счет того, что развертка на участках АЧХ, далеких от резонансных, осуществляется с максимальной скоростью, а фиксация на резонансной частоте производится олько на время затухания переходных.процессов, определяемое параметрами изделия, и не поддающееся априорному заданию, т.е. осуществляется оптимальное управление скоростью развертки частоты. Все это исключает излишнее накопление в изделии усталостных явлений, вызванных внешним вибрационным воздействием на него в процессе виброиспытаний.

Ж

0.5

О

/

,JL о

cfyuf.S

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОИСПЫТАНИЙ, содержащее генератор с блоками компрессии, развертки частоты и преобразователем выходной частоты постоянной амплитуды, подключенные к нему управляющими входами два гетеродинных сопровождающих фильтра, привод самописца и через усилитель мощности - вибратор, два вибропреобразователя, размещаемые на вибраторе и испытуемом изделии, первый из них через первый согласующий усилитель подключен к информационному входу первого фильтра, выход которого соединен с блоком компрессии генератора, второй вибропреобразователь через второй согласующий усилитель подключен к информационному входу второго фильтра, выход которого соединен с информационным входом самоISCrj nm . --yW-b V. - :NV SafcWfetVTttit. писца, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и производительности .виброиспытаний, оно снабжено подключенными к первым выходам фильтра последовательно соединенными фазовым детектором, детектором абсолютной величины и аналоговым перемножителем, а также двумя нуль-детекторами, схемой И, ключом, усилителем-огр-аничителем, преобразователем напряжение - частота, счетчиком, цифро-аналоговым преобразователем, интерполятором и дифференци-, атором, детектор абсолютной величины соединен с входом первого нульдетектора, выход которого подключен к одному, а выход второго нуль-де(Л тектора к другому входу схемы И, соединенной выходом с управляющим вхос дом ключа, информационный вход которого через усилитель-ограничитель подключен к блоку преобразователя выходной частоты постоянной амплитуды генератора, а выход совместно с со выходом преобразователя напряжение частота - к входу счетчика, пораз со о . рядно соединенного с цифро-аналоговым I преобразователем, соединенным выходом через интерполйтор с входом блоN9 ка развертки частоты генератора, выход этого блока подключен к второму входу перемножителя, а дифференциа. тор подключен входом к вькоду записи второго фильтра, а выходом - к I входу второго нуль-детектора.