Способ определения частотной характеристики испытуемого объекта и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к механи- . ческим испытаниям объектов, а именно к способу и устройству для определения частотных характеристик объ- ектов при их вибрационных испытаниях.

Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени испытаний.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для определения часи управления подключен первым входом к выходу порогового элемента 20, вторым входом - к выходу генератора 13 тактовых импульсов и входу первого ключа 15, а первым выходом - к первому входу формирователя 21 опорного сигнала, вторым и четвертым выходами - соответственно к управляющим входам последовательно

тотной характеристики испытуемого объ- ,о соединенных через суммирующий ревер15

20

30

екта; на фиг.2 - структу рная схема блока синхронизации и управления; на фиг.З - структурная схема дефференци- ального блока аналоговой памяти; на фиг.4 - структурная схема формирователя опорного сигнала; на фиг.З - структурная схема генератора с дискретным изменением частоты.

Устройство включает последовательно соединенные управляемый по частоте источник 1 гармонического сигнала, усилитель 2 мощности, вибровозбуди- . тель 3, на платформе которого закреплены исследуемый объект 4 и виброизмерительный преобразователь 5, контур 25 стабилизации амплитуды колебаний вибровозбудителя 3, содержащий последовательно соединенные виброизмерительный преобразователь 5, элемент 6 сравнения, регулятор 7 уровня, выход которого соединен с первым управляющим входом управляемого по частоте источника 1 гармонического сигнала, и задатчнк. 8 уровня стабилизации, выход которого соединен с вторым входом элемента 6 сравнения. Устройство включает также закрепленный на объекте 4 виброизмерительный преобразователь 9, анализатор 10, вход которого соединен с выходом виброизмерительного преобразователя 9 и графопостроитель 11, входы которого соединены с выходами анализатора 10 и источника 1 гармонического сигнала.

Устройство снабжено цифроаналого- вым перобразователем 12, генерато-- ром 13 тактовых импульсов, суммирующим реверсивным счетчиком 14, четырьмя управляемыми ключами 15-18, дифференциальным блоком 19 аналоговой памяти, пороговым элементом 20, формирователем 21 опорного сигнала и блоком 22 синхронизации и управления. Источник 1 гармонического сигнала выполнен в виде генератора с дискретным изменением частоты, имеющего дополнительный цифровой частотньй выход, блок 22 синхрони35

40

45

50

55

сивный счетчик 14 первого ключа 15 и генератора 1 с дискретным изменением частоты, третьим выходом - к второму входу суммирующего реверсивного счетчика 14, пятым и шестым выходами к управляющим входам второго и треть его ключей 16 и 17, через которые вхо ды дифференциального блока 19 аналоговой памяти подключены к выходу анализатора 10, подсоединенного к первому входу графопостроителя 11 через четвертый ключ 18, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого ключа 15, второй вход графопостроителя 11 через цифроанало- говый преобразователь (ЦАП) 12 соединен с цифровым частотным выходом генератора 1 с дискретным изменением частоты, выход ди})ференциального блока 19 аналоговой памяти соединен с вторыми входами формирователя 21 опорного сигнала и порогового элемента 20, подключенного первым входом к выходу формирователя 21 опорного сигнала.

Блок 22 синхронизации и управления (фиг.2) включает триггер 23, пять формирователей 24-28 импульсов, три инвертирукнцих элемента 29-31 и два неинвертируюш1их элемента 32 и 33 Совпадения, инвертор 34, элемент 35 логического сложения, RS-триггер 36 и делитель 37 частоты, вход которого является вторьм входом блока 22 синхронизации и управления, а выход подсоединен к счетному входу триггера 23 два выхода которого через формирователи 24 и 25 импульсов подключены к входам элемента 35 логического сложения, которые являются пятым и шестым выходами блока 22 синхронизации и управления; выход элемента 35 логического сложения подключен к первому входу первого инвертирующего элемента 29 совпадения, подсоединенного своим выходом к S-входу RS-триг- гера 36, выход которого подсоединен к первому входу первого неинвертирующего элемента 32 совпадения и вхо

3074

зации

и управления подключен первым входом к выходу порогового элемента 20, вторым входом - к выходу генератора 13 тактовых импульсов и входу первого ключа 15, а первым выходом - к первому входу формирователя 21 опорного сигнала, вторым и четвертым выходами - соответственно к управляющим входам последовательно

,о соединенных через суммирующий ревер

сивный счетчик 14 первого ключа 15 и генератора 1 с дискретным изменением частоты, третьим выходом - к второму входу суммирующего реверсивного счетчика 14, пятым и шестым выходами- к управляющим входам второго и третьего ключей 16 и 17, через которые входы дифференциального блока 19 аналоговой памяти подключены к выходу анализатора 10, подсоединенного к первому входу графопостроителя 11 через четвертый ключ 18, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого ключа 15, второй вход графопостроителя 11 через цифроанало- говый преобразователь (ЦАП) 12 соединен с цифровым частотным выходом генератора 1 с дискретным изменением частоты, выход ди})ференциального блока 19 аналоговой памяти соединен с вторыми входами формирователя 21 опорного сигнала и порогового элемента 20, подключенного первым входом к выходу формирователя 21 опорного сигнала.

Блок 22 синхронизации и управления (фиг.2) включает триггер 23, пять формирователей 24-28 импульсов, три инвертирукнцих элемента 29-31 и два неинвертируюш1их элемента 32 и 33 Совпадения, инвертор 34, элемент 35 логического сложения, RS-триггер 36 и делитель 37 частоты, вход которого является вторьм входом блока 22 синхронизации и управления, а выход подсоединен к счетному входу триггера 23, два выхода которого через формирователи 24 и 25 импульсов подключены к входам элемента 35 логического сложения, которые являются пятым и шестым выходами блока 22 синхронизации и управления; выход элемента 35 логического сложения подключен к первому входу первого инвертирующего элемента 29 совпадения, подсоединенного своим выходом к S-входу RS-триг- гера 36, выход которого подсоединен к первому входу первого неинвертирующего элемента 32 совпадения и вхо3

ду третьего формирователя 26 импуль сов, выход которого является первым выходом блока 22 синхронизации и управления, а через четвертый формирователь 27 импульсов подсоединен к второму входу первого инвертирующего элемента 29 совпадения; первые входы второго и третьего инвертирующих элементов 30 и 31 и второго неинвертирующего элемента 33 совпадения подключены к выходу делителя 37 частоты; выход второго инвертирующего элемента 30 совпадения, второй вход которого является первым входом блока 22 синхронизации и управления, соединен через инвертор 34 с вторым входом третьего инвертирующего элемента 31 совпадения выход которого является третьим выходом блока 22 синхронизации и управления, и с вторым входом первого неинвертирующего элемента 32 совпадения, выход которого соединен с вторым входом второго неинвертирующего элемента 33 совпадения; выход второго неинвертирующего элемента 33 совпадения является вторым выходом бпока синхронизации и управления и соединен с входом ПЯТОГО формирователя 28 импульсов,- выход которого подсоединен к R-входу RS-триггера 36 и

является четвертым выходом блока 22

Ф синхронизации и управления.

Дифференциальный блок 19 аналоговой памяти (фиг.З) устройства выполнен на операционном дифференциальном усилителе 38, к прямому и инвертирующему входам которого подсоединены запоминающиеся емкости 39 и 40, а к выходу - элемент 41 вь1ще- ления модуля.

Формирователь 21 опорного сигнала (фиг.4) устройства выполнен в виде последовательно соединенных запоминающего устройства, включающего ключ 42 и запоминающую емкость 43, подключенную к входу операционного усилителя 44, и делителя 45 напряжения, причем управляющий вход ключа 4 является первым входом, а сигнальный вход ключа 42 - вторым входом формирователя 21 опорного сигнала.

Генератор 1 с дискретным изменением частоты (фиг,5) выполнен в виде синтезатора частот с использова- ;нием метода фазовой автоподстройки Кшстоты и содержит гетеродин 46 опорного сигнала, подсоединенный к первому входу первого смесителя 47, выход

23074

которого через формирователь 48 импульсов подключен к управляемому делителю 49 частоты, соединенному своими информационными входами с буфер- с ным регистром 50. Выход управляемого делителя 49 частоты подключен к входу блоков 51 и 52 автоматической подстройки частоты (АПЧ) и фазовой автоматической подстройки частоты )0 (ФЛПЧ), выходы которых через суммирующий усилитель 53 подключены к управляющему входу гетеродина 54 перестраиваемой частоты, подсоединенного своим выходом к второму входу пер- 5 вог.о смесителя 47 и к входу первого делителя 55 частоты, подключенного через регулируемый усилитель 56 к первому входу второго смесителя 57, к второму входу этого смесителя 57

2Q через второй делитель 58 частоты подключен выход гетеродина 46 опорного сигнала, а выход второго смесителя 57 подсоединен к выходному усилителю 59. Кроме того, выход второго

25 делителя 58 частоты через третий делитель 60 частоты подключен к входу опорного сигнала блока 52 ФАПЧ. При этом выход усилителя 59 является сигнальным выходом генератора 1 с дискретным изменением частоты, соединенным с усилителем 2 мощности, информационные выходы буферного регистра 50 образуют цифровой частотный выход генератора 1, соединенный с цифроаналоговым преобразователем

35 12, управляющий вход регулируемого усилителя 56 совпадает с управляющим по уровню входом генератора 1, соединенным с регулятором 7 амплитуды, а информационные входы буфер ного регистра 50 и его управляющий вход образуют первый и второй входы генератора 1, соединенные с суьти- рующик реверсивным счетчиком 14 и., блоком 22 синхронизации и управле- ния соответственно.

Способ определения частотной характеристики испытуемого объекта осуществляется следующим образом. В объекте 4 возбуждают колебания

50 воздействием на него гармоническим сигналом с постоянной амплитудой и переменной частотой, измеряют приращение параметра колебаний при изменении частоты и управляют ско5 ростью изменения частоты возбуждения, при этом частоту гармонического сигнала возбуждения изменяют дискретно, периодически сравнивают изме30

репное значение приращения с пороговым значением, пропорциональным значению приращения в первом после

изменения частоты интервале времени и при совпадении этих значений определяют момент окончания переходного процесса, регистрируют в этот момент параметр колебаний, а шаг дискретности по частоте уменьшают при увеличении времени переходного процесса.

Задание порогового значения йу приращения параметра колебаний не абсолютным, а относительным к приращению Л у измеряемого параметра в первом после изменения частоты интервале ut времени ((Ду,

) позволяет использовать один и тот же интервал Л t времени для определения момента окончания переходного процесса в объектах с различной добротностью.

Дискретное изменение частоты позволяет точно регистрировать задаваемую частоту без дополнительных затрат времени на ее измерение. Управление скоростью изменения частоты возбуждения в зависимости от

времени переходного процесса обеспечивает повышение точности и сокращение времени испытаний.

Устройство для определения частотной характеристики испытуемого объекта работает следующим образом.

Выходной сигнал генератора 1 с дискретным изменением частоты поступает через усилитель 2 мощности на вибровозбудитель 3, возбуждающий испытуемый образец 4. Ускорения колебаний платформы вибратора стабилизируются с помощью контура стабилизации. Это обеспечивает независимость амплитудно-частотной характеристики испытуемого образца 4 от АЧХ вибровозбудителя 3 и позволяет в качестве значений определяемого параметра колебаний использовать амплитуду или начальную фазу колебаний в заданной точке испытуемого образца 4. Ускоре- ние таких колебаний измеряется с помощью виброизмерительного преобразователя 9 и анализатора 10, включающего в себя амплитудный или фазовый детектор (на структурной схеме не показаны). В качестве опорного сигнала фазового детектора используется измеряемое виброизмерительным преобразователем 5 ускорение колебаний платформы вибровозбудителя 3.

0

5

0

5

0

5

0

0

5

Использование анализатора 10 обусловлено необходимостью выделения первой гармоники ускорений испытуемого образца 4 при нали-чии нелинейных ис-i кажений.

С выхода анализатора 10 измеряемое значение параметра колебаний поступает через четвертый ключ 18 на графопостроитель 11, а через второй и третий ключи 16 и 17 на дифференциальный блок 19 аналоговой памяти, определяющий приращение значения измеряемого параметра колебаний на малом измерительном интервале At между двумя импульсами записи, поступающими с пятого и шестого выходов блока 22 синхронизации и управления на ключи 16 и 17 поочередно. Эти ключи осуществляют дискретизацию измеряемых значений параметра колебаний. В случае безынерционного испытуемого образца 4 (на плоских участках частотной характеристики ЧХ) разность между двумя соседними измерениями равна нулю (или близка к нему), вследствие чего пороговый элемент 20, выходной сигнал которого поступает на первый вход блока 22 синхронизации и управления, не срабатывает (остается в исходном состоянии), что сигнализирует о минимальной длительности переходного процесса. В этом случае в блоке 22 синхронизации и управления, на его втором выходе, формируется сигнал разрешения записи максимального приращения ДГ частоты в суммирующий реверсивный счетчик 14 и записи значения регистрируемого параметра колебаний объекта 4 (с анализатора 10 через ключ 18) на графопостроителе 11. Этот сигнал поступает на ключи 15 и 18. Сигнал максимального приращения частоты в виде серии импульсов (число которых п равно числу минимальных шагов Д дискретности по частоте, содержащихся в максимальном ее приращении ДР на одном шаге) поступает от генератора 13 тактовых импульсов, синхронизирующего работу всего устройства, через дискретный ключ 15 на первый (суммирующий) вход суммирующего реверсивного счетчика 14. По окончании записи максимального приращения частоты, величина которого в суммирующем реверсивном счетчике 14 прибавляется к предьщущему значению частоты генератора 1 с дискретным изменением

частоты, на четвертом вьЬсоде блока 22 синхронизации и управления формируется сигнал разрешения дискретного изменения частоты, под действием которого содержимое счетчика 14 переписывается в буферный регистр 50 генератора 1 с дискретным изменением частоты, что приводит к дискретному изменению частоты его выходного сигнала. Одновременно новое значение содержимого буферного регистра.50 через ЦАП 12 поступает на графопостроитель 11 для регистрации частоты возбузкдения объекта 4. Это значение остается неизменным до следующего переключения частоты. Предварительное формирование в суммирующем реверсивном счетчике 14 последующего дискретного значения частоты позволяет исключить время, необходимое для измерения частоты выходного сигнала генератора 1, из общего времени определения параметра колебаний, обеспечивая при этом максимальную точность определения указанной частоты.

В окрестности резонансных явленчй, где испытуемый образец 4 проявляет инерционные свойства, разница между двумя измерениями, разделенными интервалом ДЬ измерения, может достигнуть в переходном процессе после переключения частоты существенных значений, превышающих установленный порог. Вследствие этого пороговый элемент 20 срабатывает, а на третьем выходе блока 22 синхронизации и упра1вления вырабатывается после каждого измерения параметра колебаний с помощью одного из клк1чей 16 и 17 сигнал считывания, поступающий на второй (вычитающий) вход суммирующего реверсивного счетчика 14 и уменьшающий записанное в нем числовое значение частоты на единицу (т.е. на минимапьный шаг uf дискретности частоты). Тем самым осуществляется автоматическое уменьшение максимального приращения частоты на последующем шаге при увеличении времени переходного про- цесса. По мере установления измеряемого значения параметра колебаний (завершения переходного процесса) приращения на интервале Д t измерения уменьшаются и, когда они становятся ниже установленного порога, возвращается в исходное состояние пороговый элемент 20, что приводит к увеличению

0

5 5

значения частоты в суммирующем реверсивном счетчике 14 и перезаписи этого значения в генератор 1.

Для обеспечения работы устройства в широком диапазоне добротностей испытуемого образца величина опорного сигнала для порогового элемента 20, определяющая точность при установлении факта завершения переходного процесса, задается в виде относительной величины С (1) от приращения измеряемого параметра колебаний на первом измерительном интервале после переключения частоты. Вследствие этого

5 для инерционного объекта, дающего малое приращение устанавливающегося после переключения частоты значения параметра колебаний, в формирователе 21 опорного сигнала автоматически уста0 навливается малый порог, что позволяет зафиксировать длительный переходный процесс с малыми приращениями на интервале измерения и обеспечить высокую точность регистрации парамет5 ра колебаний без изменения интервала измерения. В то же время для малоинер- - ционного объекта приращение на первом после переключения частоты интервале будет значительным, что определяет сравнительно высокий порог срабатывания порогового элемента 18 и малое число интервалов измерения, вкладьгоающихся в переходный процесс.

Работой блока 22 синхронизации и управления управляют генератор 13 тактовых импульсов и пороговый элемент 20..

В зависимости от состояния выхода порогового элемента 20 (уровень логического нуля или уровень логической единищ.1) вырабатываются команды на изменение частоты генератора 1, записи значений параметра колебаний в дифференциальный блок 19 аналоговой памяти, записи опорного сигнала и изменения шага дискретности по частоте.

До пуска генератора 20 тактовых импульсов уровни входных и выходных сигналов и. состояния элементов логики выбирают такими, чтобы обеспечить правильную работу блока 22 синхронизации и управления, а именно уровень логической единицы присутствует на выходе делителя 37 часто- ты, на первых входах и выходах элемента 33 совпадения и инвертирующих элементов 30 и 31 совпадения, на

0

5

входах формирователей 26-28 импульсов, на входах элемента 32 совпадения и инвертирующего элемента 29 совпадения, на выходе инвертора 34, на выходе RS-триггера 36; уровень логического нуля присутствует на выходах формирователей 24 и 25 импульсов, и на выходе элемента 35 логического сложения.

Запуск формирователей 24-28 им- пульсов осуществляется отрицательным перепадом напряжения на входе, формирователя 26 - положительным. Формирователи 24 и 25 импульсов запускаются с задержкой, необходимой для исключения возникновения ложных импульсов во время работы устройства

RS-триггер 36 должен находиться в таком состоянии, чтобы первое пе- реключение происходило при установлении уровня логического нуля на R-ходе.

После пуска генератора 13 тактовых импульсов импульсы начинают поступать на делитель 37 частоты и на первый (суммирующий) вход суммирующего раверсивного счетчика 14 через открытый ключ 15. После прохождения числа п импульсов (п равно коэффициенту деления делителя 37 частоты), определяющего максимально приращение частоты, на выходе делителя 37 частоты установится уровень логического нуля и будет присутст- вовать до следующего отсчета делителем частоты числа п импульсов, т.е. на выходе делителя частоты будут присутствовать импульсы с частотой в п раз ниже частоты генера- тора 13 тактовых импульсов.

Отрицательным перепадом напряжения на выходе делителя 37 частоты переключается триггер 23, при этом один из формирователей 24 и 25 им- пульсов формирует короткий положительный импульс записи, открывающий ключ 16 или 17. Этот же импульс попадает через элемент 35 логического сложения на первый вход инвертирую- щего элемента 29 совпадения. . При установлении на выходе делителя 37 частоты,а значит и на первы входах элементов 30, 33, 31 совпадения уров«я логического нуля на выхо де элемента 33 совпадения также устновится уровень логического нуля, в результате чего закрывается ключ 15

и прекращается ьчпнсь импульсов в суммирующий релерсинный счетчик 14, формируется отрицательный импульс на выходе форьшрователя 28, который раз рещает перезапись содержимого суммирующего реверсивного счетчика 14 в буферный регистр 50 генератора 1 и переключает RS-триггер 36 в возбужденное состояние. Отрицательный импульс с выхода формирователя 27 импульсов поступает На второй вход инвертирующего элемента 29 совпадения. Длительность этого импульса превышает дпительность импульса записи и время задержки последнего, но меньше длительности интервала измерения. Вследствие этого переключение RS-триггера 36 первым после изменения частоты генератора 1 импульсом записи не произойдет.

Сигнал с выхода возбужденного RS-триггера 36 через элемент 32 совпадения блокирует изменение сигнала на выходе элемента 33 совпадения при появлении следующего импульса на выходе делителя 37 частоты. Задним фронтом этого импульса с делителя 37 частоты триггер 23 переключится и сформируется импульс записи на одном из формирователей 24 или 25. Этот же (второй после переключения частоты) импульс через элемент 35 логического сложения и инвертирующий элемент 29 совпадения воздействует на S-вход RS-триггера 36 и возвращает его в исходное состояние . От пололси тельного перепада на выходе триггера 36 формирователем 26 импульсов формируется положительный импульс, который разрешит запись приращения ЧХ на первом после переключения частоты интервале измерения в формирователь 21 опорного сигнала.

Если на выходе порогового элемента 20 по-прежнему остается уровень логического нуля, то при последующих импульсах на выходе делителя 37 j4ac- тоты цикл работы блока синхронизации и управления повторяется и частота генератора 1 дискретно изменяется.

Если после изменения частоты генератора 1 при очередном измерении параметра колебаний на выходе порогового элемента 20 установится уровень логической единицы (приращение измеряемого параметра колебаний на

интервале измерения больше установленного порога), то на выходе инвертирующего элемента 31 совпадения формируется сигнал считывания (отрицательный перепад), поступающий на второй (вычитающий) вход суммирующего реверсивного счетчика 14. Такие сигналы формируются на выходе инвертирующего элемента 31 совпадения синхронно с сигналами на выходе делителя 37 частоть до тех пор, пока на выходе порогового элемента 20 не установится снова уровень логического нуля (сигнализирующего об окончании переходного процесса).

Блок 19 аналоговой памяти работает следующим образом.

По команде с блока 22 синхронизации и управления поочередно импульсами записи открываются ключи 16 и 17 и с анализатора 10 записываются значения ЧХ на запоминающих емкостях 39 и 40 соответственно. Сигналы с запоминающих емкостей 39 и 40 подаются на входы дифференциального операционного усилителя 38, выходной сигнал которого, равный разности эти сигналов, поступает на автоматически преобразователь полярности - элемент 41 выделения модуля.

В этом преобразователе обеспечивается вьщеление модуля указанного сигнала, являющегося приращением частотной характеристики на интервале измерения и используемого в пороговом элементе 20 и формирователе 21 опорного сигнала.

Формирователь 21 опорных сигналов -работает сл едующим образом.

По команде с блока 22 синхрониза- ции и управления ключ 42 открывается и сигнал с выхода дифференциального блока 19 аналоговой памяти запоминается емкостью 43 и через операционный усилитель 44 с делителем 45 напряжения на выходе воздействует .на вход опорного сигнала порогового элемента 20. При этом делитель 45 напряжения обес- печивает перемножение поступа|още-, го с выхода операционного усилителя 44 сигнала приращения измеряемого параметра колебаний (на первом после переключения частоты интервале измерения) и относительной погрешности ОС, задаваемой в виде коэффициента передачи делителя 45.

Генератор 1 с дискретным изменением частоты работает следующим образом.

о

С выхода кварцованного гетеродина 46 опорного сигнала высокочастотный гармонический сигнал поступает на смеситель 47, где смешивается с вы- 5 ходным гармоническим сигналом гетеродина 54 перестраиваемой частоты. В смесителе 47, включающем не показанный на структурной схеме фильтр нижних частот (ФНЧ), происходит вы10 деление сигнала разностной частоты, который через формирователь 48 импульсов поступает ра управляемый делитель 49 частоты. Коэффициент деления k- этого делителя, выполненного

15 на базе счетчиков типа К155ИЕ6, определяется числовым кодом, поступающим на его информационные входы с выхода буферного регистра 50. Изменение содержимого регистра 50 в пре20 делах одного периода сигнала с поделенной частотой, вызывает соответствующее изменение коэффициента k деления частоты делителя 49. Выходной сигнал этого делителя поступает в

5 блок 52 фазовой автоподстройки частоты, в котором сравнивается с формируемым на выходе третьего делителя 60 частоты опорньм сигналом, имеющем частоту , где Д - минималь0

5

5

0

5

on ньш шаг дискретности по частоте, m коэффициент деления частоты делителей 55 и 8. Повышение частоты срав- ниваемых в блоке 52 ФАПЧ сигналов позволяет снизить инерционность содержащегося в нем ФНЧ, повысить быстродействие и помехозащищенность ФАПЧ. Выходной сигнал с блока 52 ФАПЧ через суммирующий усилитель 53 воздействует на гетеродин 54 с перестраиваемой частотой, обеспечивая равенство частоты ff его выходного сигнала частоте Afmk fpf k опорного сигнала. С целью расшир ния диапазона генерируемых частот и повышения надежности работы генератора 1 в него введен

блок 51 АПЧ, который возвращает перестраиваемую частоту ВТ .одного сигнала гетеродина 54 в зону захвата блока 52 ФАПЧ, если под действием помех частота этого сигнала вышла из зоны удержания ФАПЧ. Выходной сигнал блока 51 АПЧ воздействует на гетеродин 54 перестраиваемой частоты также через суммирующий усилитель 53, где он гуммируется с выходным сигналом блока 52 ФАПЧ. Широкий диапазон перестройки частоты выходного си1- нала генератора 1 при сравнительно узком диапазоне изменения частоты

13

выходного сигнала гетеродина 54 обе печивается за счет применения схемы на биениях, когда на входы смесителя 57 поступают пропущенные через делители 55 и 58 частоты высокочастотные сигналы с гетеродинов 46 и 5 а содержащийся в смесителе 57 ФН.Ч выделяет сигнал разностной частоты, поступающий затем на выходной усилитель 59. Делители 55 и- 58 частоты нужны для уменьшения нижнего диапаэ на виходного сигнала генератора 1 и его шага дискретности по частоте по отношению к частоте опорного сигнала ФАПЧ. Управление уровнем выходно го сигнала генератора 1 осуществляется за счет -изменения коэффициента передачи регулируемого усилителя 56 который одновременно является полосовым фильтром, вьщеляющим первую гармонику выходного сигнала делители 55.

Регистрация параметра колебаний исследуемого объекта и частоты его колебаний производится при максимал ной скорости дискретного изменения частоты, что приводит к повьш1ению точности и сокращению времени испытний.

э

Формула изобретения

1.Способ определения частотной характеристики испытуемого объекта, по которому возбуждают колебания объекта воздействием на него гармоническим сигналом с постоянной амплитудой и переменной частотой, регистрируют параметр колебаний и частоту возбуждения, измеряют приращение этого параметра при изменении частоты и управляют скоростью изменения частоты возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния точности и сокращения времени испытаний, час.тоту гармонического сигнала возбуждения изменяют дискретно, периодически сравнивают измеренное значение приращения с пороговым значением, пропорциональным значению приращения в первом после изменения частоты интервале времени, и при совпадении этих значений определяют момент окончания переходного процесса, регистрируют в этот момент параметр колебаний, а шаг дискретности по частоте уменьшают при увеличении времени переходного процесса.

14

0

5

5

0

0

5 0 0 5

2.Устройство для определения частотной характеристики испытуемого объекта, включающее управляемый по частоте источник гармонического сигнала, усилитель мощности, вибровозбудитель, виброизмерительный преобразователь, -анализатор, контур стабилизации амплитуды колебаний вибровозбудителя и графопостроитель, входы которого соединены с выходами анализатора и источника гармонического сигнала, о.тличающее- с я тем, что оно снабжено цифроана- логовым преобразователем, генератором тактовых импульсов, суммирующим реверсивньм счетчиком, четьфьмя управляемыми ключами, дифференциальным блоком аналоговой памяти, пороговым элементом, формировастелем опорного сигнала, блоком синхронизации и управления, источник гармонического сигнала выполнен в виде генератора с дискретным изменением частоты, имеющего дополнительный цифровой час-. тотный выход, блок синхронизации и управления подключен первым входом, к выходу nopcfroBoro элемента, вто.- рым входом - к выходугенератора тактовых импульсов и входу первого ключа, а первьм выходом - к первому входу формирователя опорного сигнала, вторым и четвертым выходами - соответственно к управляющим входам последовательно соединенных через суммирующий реверсивный счетчик первого ключа и генератора с дискретным изменением частоты, третьим выходом - к второму входу суммирующего реверсивного счетчика, пятым и шестым выходами к управлякяцим входам второго и третьего ключей,.через которые входы дифференциального блока аналоговой памяти подключены к выходу анализатора, подсоединенного к первому входу графопостроителя через четвертый ключ, управляющий вход которого соединен с упра:вля- ющим входом первого ключа, второй вход графопостроителя через цифроана- логовый преобразователь соединен с цифровым частотным выходом генератора с дискретнь1М изменением частоты, выход дифференциального блока аналоговой памяти соединен с вторыми входами формирователя опорного сигнала и порогового элемента, подключенного первым входом к выходу Формирователя опорного сигнала.

151

3.Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок синхронизации и управления включает триггер, пять формирователей импульсов, три-инвертирующих и два неинвертирующих элемента совпадения, инвертор, элемент логического сложения, RS Триггер и делитель, частоты, выход которого является вторым входом блока синхронизации и управления а выход подсоединен к счетному входу триггера, два выхода которого через формирователи импульсов подключены к входам элемента логического сложения, которые являются пятым и шестым выходами блока синхронизации и управления, выход элемента логического сложения подключен к первому входу первого инвертирующего элемента совпадения, подсоединенного своим выходом к о-входу RS-тригге- ра, выход которого подсоединен к первому входу первого неинвертирующего элемента совпадения и входу третьего формирователя импульсов, выход которого является первым выходом блока синхронизации и управления, а через четвертый формирователь импульсов подсоединен к второму входу первого инвертирующего элемента совпадения, первые входы второго и трет.ьего ин- вертирующих элементов совпадения и второго неинвертирующего элемента совпадения подключены к выходу делителя частоты, выход второго инвертирующего элемента совпадения, второй вход которого является первым входом блока синхро2307416

низации и управления, соединен через инвертор с вторым входом третьего инвертирующего элемента совпадения, выход которого является третьим выхо- с дом блока синхронизации и управления, и с вторым входом первого неинвертирующего элемента совпадения, выход которого соединен с вторым входом второго неинвертирующего эле10,мента совпадения,выход второго неинвертирующего элемента совпадения является вторым выходом блока синхронизации и управления, и соединен с входом пятого формирователя импульсов, выход

15 которого подсоединен к R-входу КЬ- триггера и является четвертым выходом блока синхронизации и управления.

4.Устройство по п.2, отли20 чающееся тем, что дифферен- .циальный блок аналоговой памяти вы. полнен на операционном дифференциальном усилителе, к прямому и инвертирующему входам которого подсоединены запоминающие емкости, а к выходу- элемент вьщеления модуля.

5.Устройство по п.2, отличающееся тем, что формирователь опорного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных запоминающего устройства, включающего ключ и запоминающую емкость, подключенные к входу операционного усилителя, и делителя напряжения, причем управляющий вход ключа являет-, ся первым входом, а сигнальный вход ключа - вторым входом формирователя опорного сигнала.

25

30

35

Изобретение позволяет повысить точность и сократить время определения . частотной характеристики объекта. Из- , менение частоты гармонического сигнала возбуждения, задаваемой генератором с дискретным изменением частоты, управляется с помощью блока синхронизации и управления в зависимости от времени переходного процесса, связанного с установлением нового значения исследуемой частотной характеристики объекта дискретным изменением часто- , ты. Периодически измеряют приращение измеряемого параметра коле.баний, ко- торбе сравнивают с пороговым значением, пропорциональным значению приращения в первом, после изменения частоты, интервале времени, и при совпадении этих значений определяют момент окончания пёре содногоЪроцес- са, в который производят регистрацию измеряемого параметра с помощью графопостроителя. С помощью блока синхронизации и управления изменяют шаг дискретности по частоте генератора, уменьшая его при увеличении времени переходного процесса, что позволяет проводить испытания с .максимальной скоростью с высокой точностью. Способ осуществляется с помощью генератора, имеющего дополнительный цифровой частотный выход. Дискретизация измеряемых параметров производится с помощью ключей, подключенных к выходам блока синхронизации и управления. Блок аналоговой памяти определяет приращение параметра колебаний на малом интервале времени между двумя импульсами записи, поступающими с блок а на ключи. 2 с.п.ф-лы, 3 з.п.ф-лы, 5 ил. (Л

16

1Ж

38

1Ж

фигЗ

Редактор С.Патрушева

Составитель В.Пастушкин

Техред Г .Гербер Корректор Q .Шекмар

Заказ 1703/44 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного .тета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.А/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, А

Фиг.5