Устройство формирования случайных сигналов,имитирующих сигналы при механических вибрациях Советский патент 1985 года по МПК H03B29/00 

1 M

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в области вибрационньк. испытаний изделий, так как является устройством формирования случайных сигналов, имитирующих сигналы при механических вибрациях.

Цель изобретения - повьппение точности формирования случайных сигналов с задан1ным спектром, имитирующих сигналов при механических вибрациях.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства формирования случайных сигналов, имитирукшщх сигналы при механических вибрациях; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит перйый генератор 1 белого шума, первый сумматор 2, второй генератор 3 белого шума, второй сз мматор 4, усилитель 5 мощности, электродинамический вибратор 6, виброизмерительный преобразователь 7, аттенюатор 8, блок 9 задержки, фильтр 10 нижних частот, источник Т1 компенсирующего напряжения, а также N каналов, каждый из которых содержит регулируемый полосовой фильтр 12, первый регулируемый усилитель 13, измеритель 14 дисперсии, блок 15 вычитания, второй регулируемьй усилиитель 16, блок 17 сравнения и источник 18 регулируемого опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Широкополосный случайный сигнал, спектр которого показан на фиг.2а, с первого генератора 1 белого шума через первьй сумматор 2 поступает на входы регулируемых полосовых фильтров 12, на управляющие входы последних поступает сигнал с вькода фильтра 10 нижних частот, который осуществляет перестройку их средних частот по случайному закону, соответствующему мгновенному значению напряжения на выходе фильтра 10 нижних частот. Спектр сигнала на выходе регулируемого полосового фильтра 12 определяется спектрами сигналов на его входах, статической амплитудно-частотной характеристикой (АХЧ) и индексом модуляции AiJ/i Статическая АЧХ i-ro регулируемого полосового фильтра 12 при отсутствии модулирующего сигнала на его управ602

ляющем входе приведена на фиг. . Спектр сигнала на управляющем входе регулируемого полосового фильтра 12 определяется АЧХ фильтра 10 нижних частот (фиг. 2fe). Спектр сигнала

на выходе i-ro 4)егулйруемого полосового фильтра 12 при узкополосной частотной модуляции ( -с 1) представлен на .фиг. 2г. Измеритель 14

дисперсии i-ro канала формирования измеряет величину мощности сигнала на выходе i-to регулируемого полосового фильтра 12.

При этом при первоначальной настройке устройства с разомкнутой цепью обратной связи (выход блока 9 задержки отключен от второго входа первого сумматора 2) на выхоДе источника 11 компенсирующего напряжения

выставляют напряжение такой величины, чтобы входные напряжения блоков 15 вычитания равнялись нулю. Этим устраняется влияние составляющей сигнала с выхода регулируемого

полосового фильтра 12, обусловленной сигналом с выхода первого генератора 1 белого шума, .на точность регулирования по сигналу обратной связи в рабочем режиме. Сигналы с выходов

регулируемьк поЯосовых фильтров 12 поступают на входы первых регулируемых усилителей 13, где масштабируются (фиг. 2о), а затем поступают на входы общего второго сумматора

« Спектр сигнала на его выходе имеет вид, показанный на фиг. 2е. Сигналы с выхода общего второго сумматора 4 поступают на вход усилителя 5 мощности, затем на электродинамический вибратор 6, механические колебания которого преобразуются виброизмеритеЛьным преобразователем 7 в электрические сигналы, поступающие через аттенюатор 8 и блок 9 задержки на второй вход первого сумматора 2, тем самым замыкая цепь обратной связи. Аттенюатор 8.необходим для согласования уровня сигнала с виброизмерительного преобразователя

7с рабочим уровнем первого сумматора 2, его коэффициент передачи устанавливается перед началом испытаний в зависимости от типа применяемого вйброизмерительного преобразователя

7. При этом спектр сигнала на выходе аттенюатора 8 определяется спектром сигнала на выходе общего второго сумматора 4 (фиг. 2L) и АЧХ вибро3Iтракта усилитель 5 мощности - электродинамический вибратор 6 (фиг. 2и() АЧХ последнего в значительной степени определяется динамическими свойст вами испытуемого изделия. Спектр сигнала на выходе блока 9 задержки сохраняет вид. спектра сигнала на выходе аттенюатора8 (фиг. 2|), так как заде{ жка сигнала во времени не изменяет его спектр. Изм,ерители 14 дисперсии измеряют величину мощности сигнала в полосе регулируемых полосовых фильтров 12, на вход которых поступает сумма сигналов с первого генератора 1 белого шума и блока 9 задержки. Из напряжений, получаемых на выходах измерителей 14 дисперсии, в блоках 15 вычитания вычитается напряжение от источ ника 11 компенсирующего напряжения, соответствующее мощности сигнала пер вого генератора 1 белого щума в поло се регулируемых полосовых фильтров 12. Сигналы с выходов блока 15 вычитания, дисперсия которых определяется мощностью сигнала обратной связи в полосах регулируемых полосовых фипьтров 12, поступают на вторые регулируемые усилители 16. Коэффициент усиления последних равен обратной величине коэффициента ослабления 04 аттенюатора 8, сигналы с дополнительного выхода которого поступают на управляющие входы вторых регулируемых усилителей 16 и устанавливают требуемые коэффициенты усиления последних. Сигналы с выходов вторых регулируемых усилителей 16 сравниваются в блоках 17 сравнения с напряжениями программы,задаваемыми источниками 18 регулируемого опорного напряжения . Сигналы с выходов блоков 17 сравнения, которые пропорциональны величинам рассогласования между измеренным и заданным спектрами, осуществляют управление коэффициентами передачи первых регулируемых усилителей 13. Повьшение точности формирования случайных сигналов с заданным спектром, имитирующих сигналы при механических вибрациях, в предлагаемом устройстве дойтигается за счет увеличения уровня сигнала обратной связи при первоначальной настройке коэффициента передачи аттенюатора. Причем уровень сигнала обратной связи устанавливается таким, чтобы получить минимальную относительную систематическую аппаратурную погрещность аиализа.

А

си

(л}

LJ

-9

fttpi

i)

УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, ИМИТИРУЮЩИХ СИГНАЛЫ ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ ВИБРАЦИЯХ, содержащее последовательно соединенные первьй генератор белого шума и первый сумматор, второй генератор белого шума, последовательно соединенные второй сумматор, усилитель мощности, электродинамический вибратор, виброизмерительный преобразователь и аттенюатор, а также N каналов, каждый из которых содержит измеритель дисперсии, последовательно соединенные регулируемый полосовой фильтр и первый регулируемый усилитель, последовательно соединенные источник регулируемого опорного напряжения и блок сравнения, выход которого подключен к управляющему входу первого регулируемого усилителя, выход которогр подключен к соответствующему входу второго сумматора, при этом выход первого сумматора подключен к сигнальному входу регулируемого полосового фильтра каждого из N каналов, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности формирования случайных сигналов с заданным спектром, имитирующих сигналы при механических вибрациях, в него введены блок задержки, вход которого подключен к одному выходу аттенюатора, а выход - к другому входу первого сумg матора, источник компенсирующего напряжения, фильтр нижних частот, (П вход которого подключен к выходу второго генератора белого шума, а выход - к управляющему входу регулируемого полосового фильтра каждого из N каналов, в каждом из N каналов между выходом измерителя дисперсии и другим входом блока сравнения включены последовательно соединенные блок вычитания, другой вход которого подключен к выto ходу источника компенсирующего напряОд жения, а второй регулируемый усилитель, управляющий вход которого подключен к другому выходу аттенюатора, при этом в каждом из N каналов выход регулируемого полосового фильтра подключен также к входу измерителя дисперсии.

х-.Л

(лЗ