Устройство для виброиспытаний Советский патент 1986 года по МПК G01M7/00 G01H13/00 

1

Цзобретение относится к испыта™ тельной технике, а именно к устройствам для виброиспытаний, и может быть использовано преимущественно при определений резонансных частот и ре- гистрации амплитудно-частотных характеристик динамически сложных изделий..

Цель изобретения - повышение точности виброиспытания динамически сложных изделий.q помощью новой системы управления скоростью развертки частоты возбуждения, содержащей N виброизмерительных преобразователей, установленных в различных точках из- делия, средства измерения фазового сдвига между вибрациями подвижной части вибровозбудителя и изделия в точках кэнтроля и блоки, реализующие циклический опрос виброизмерительных преобразователей и включающие в цепь управления тот виброизмерительный канал, в котором фазовый сдвиг ближе

к л/2.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства Для виброиспытаний.

Устройство для виброиспытаний со- держит генератор 1 с блоками компрессии, развертки частоть и преобразователем вь1ходной частоты (эти блоки не показаны), подключенные к последнему управляющими входами первый и второй сопровождакщие фильтры 2 и 3 и привод самописца 4, соединенный с вьжо- дом генератора 1 через усилитель 5 мощности, вибровозбудитель .6, виброизмерительные преобразователи 7 и 8, установленные на подвюкной части вйб ровозбудителя 6 и испытуемом изделии 9. Виброизмерительный преобразовател -7 через согласующий усилитель 10 и сопровождающий фильтр 2 соединен с управляющим входом блока компрессии генератора 1. Система управления ско развертки частоты включает последовательно соединенные первый фазовый детектор 11, входы которого соединены с выходами сопровождающих фильтров 2 и 3, детектор 12 абсолют- ной величины, аналоговый перемножи-. тель 13, второй вход которого соеди- нен с выходом блока развертки частот генератора 1, первый нуль-детектор 14, подключенный входом к выходу де тектора 12 абсолютной величины, второй нуль-детектор 15, элемент 16 И, входы которого подключены к выходам

s

1244529 .2

нуль-детекторов 14 и 15, ключ 17, управляющий вход которого соединен с выходом элемента 16 И, а информационный вход через усилитель-огр аничи- 5 тель 18 - с преобразователем выходной

5

0

5 0 5 0 5

0

частоты генератора 1, преобразователь 19 напряжение - частота, подключенный входом к выходу аналогового перемножителя 13, счетчик 20, входы которого подключены к выходам преобразователя 19 и ключа 17, а выход - к входам цифроаналогового преобразователя 21 (ЦАП) интерполятор 22, выходом соединенный с управляющим входом блока развертки частоты генератора 1, дифференциатор 23, подключенный к выходу второго сопровождающего фильтра 3, а выходом - к входу второго нуль-детектора 15. Устройство содержит также первый и второй аналоговые коммутаторы 24 и 25, входы которых соединены через согласующие усилители 26 с выходами N виброизмерительных преобразователей 8, а вькоды соединены с информационными входами соответственно второго и третьего сопровождающих фильтров 3 и 27, мультиплексор 28,.регистр 29, дешифратор таймер 31 о Управляющий вход аналогового коммутатора 24 совместно с управляющим входом мультиплексора 28 поразрядно соединен с выходом реги- стра 29 о Управляющий вход аналогового коммутатора 25 совместно с инфор-i мационным входом регистра 29 поразрядно соедин.ен с выходом дешифратора 30, подключенного, входом к таймеру 31 о Выход второго сопровождающего фильтра 3 через мультиплексор 28 соединен с информационным входом самописца 4, а в.ыход третьего сопровождающего фильтра 27 через последовательно соединенные второй фазовый детектор 32, второй вход которого соединен с выходом первого сопровождающего фильтра 2, и второй детектор 33 абсолютной величины соединен с входом блока 34 сравненияо Второй вход последнего соединен с выходом первого детектора 12 абсолютной величины, а выход - с управляющим входом регистра 29

Устройство работает следующим образом

.Электрический сигнал с выхода генератора 1 после усилителя 5 мощности преобразуется вибровозбудителем 6 в механические колебания его подвижной

части, амплитуда которых стабилизиру ется за счет цепи обратной связи, образованной виброизмерительным пре- рбразователем 7, согласующим усилителем 10 и первьм сопровождающим филь- тром 2, перестраиваемым по сигналу генератора 1 совместно с вторым сопровождающим фильтром 3 с целью селекции основной гармоники вибрации при развертке частоты по диапазону . качания Установленные на испытуемом изделии 9 виброизмерительные преобра зователи 8 вырабатывают сигналы его отклика на механические колебания, которые (сигналы) посл е согласукяце- го усилителя 26 одновременно поступают на соответствующие входы аналоговых коммутаторов 24 и 25. Состояние .коммутатора 24 наряду с состоянием мультиплексора 28 определяется содер жимым регистра 29, в котором записан номер канала, где аболютная величина разности фазового сдвига и А/2 минимальна Коммутатор 25 циклически управляется дешифратором 30 с частотой таймера 31, При включении коммутатором 24 канала сигнал с соответствующего согласующего усилителя 26 поступает через сопровождающий фильтр 3 на информационный вход мультиплексо- ра 28, и в соответствующем канале самописца 4 с приводом движения бумаги от генератора 1 регистрируется величина отклика изделия в 4 -й т.очке на приложенные механические колеба- ния. Одновременно фазовый детектор 11 преобразует величину фазового сдвига колебаний вибровозбудителя 6 и отклика изделия 9 в соответствующий уровень сигнала, который после пре- образования детектором 12 к однопо- лярному виду поступает на один вход перемножителя 13. Если значение сигнала на первом входе перемножителя 13 при максимальном фазовом рассог- ласовании с учетом пропорциональности задать равным единице, то в области АЧХ, далекой от резонансной,величина сигнала на выходе перемножителя 13 будет определяться состоянием его второго входа На этот вход поступает сигнал .с выхода блока развертки частоты генератора 1, пропорциональный ч-астоте его выходного сигнала. Этот сигнал преобразуется в импульсы соответствующей частоты преобразователем 19 и вызывает прирост состояния счетчика 20, который

после цифроаналогового преобразования в блоке 21 и интерполирования с целью предупреждения скачков частоты в блоке 22 поступает на вход блока развертки частоты генератора 1, вызывая соответствующий прирост частоты его выходного сигнала. При этом величина зтого прироста (скорость развертки по частоте) выбирается максимальной для применяемой виброиспытательной системы. Увеличение, скорости с ростом частоты вибрации определяется увеличением выходной ча- стотег преобразователя 19 и соответствующим уменьшением времени затухания переходных процессов в механической системе, В это время ключ 17 закрыт, потенциалом с выхода элемента 16 И и импульсы, сформированные усилителем-ограничителем 18, не проходят на вход счетчика 20

При подходе к резонансной области АЧХ фазовый детектор 11 отслеживает уменьшение отклонения фазового рассогласования от 90 , потенциал его выхода снижается, что вызывает по второму входу уменьшение выходного сигнала перемножителя 13 и соответствующее уменьшение выходной частоты преобразователя 19 о Скорость развертки по частоте генератора 1 падает в соответствии с фазочастотной характеристикой до тех пор, пока сдвиг

фаз не примет значение 90°, что соответствует моменту резонанса в изделии. При этом нулевой потенциал на выходе фазового детектора I1, поступая на вход перемножителя 13, уста- . навливает потенциал его выхода в нуль, что вызьтает прекращение формирования выходных импульсов преобразователем 19. Процесс развертки по частоте останавливается на частоте резонанса на время установления колебаний, связанное с затуханием переходных процессов в механической системе. Нуль-детектор 14 формирует сигнал по одному входу элемента 16 И. Однако состояние выхода последнего не меняется в связи с отсутствием сигнала нуль-детектора 15 на втором входе. О моменте установления колебаний на резонансной частоте и значении резонансной частоты можно судить по прекращению роста уровня отклика,

.регистрируемому цо.выходе записи гетеродинного сопровождающего фильтра 3 в соответствующем канале самописца

4: дифференциатор 23 формирует в этом случае нулевой выходной потенциал. При этом нуль-детектор 15 формирует разрешающий уровень на втором входе элемента 16 И, и с его выхода этот уровень, поступая на управляющий вход ключа 17, разрешает прохождение импульсов на вход счетчика 20, тем самым обеспечивая уход выходной частоты генератора 1 с резонансного значения со скоростью, пропорциональной теку щему значению частоты вибрации. Дальнейший процесс развертки осуществля ется с возростакяцей скоростью в coot- ветствии с описанным алгоритмом функционирования устройства. Одновременно циклически управляемый с дешифратора 30 коммутатор 25 последовательно через согласующие усилители 26 подключает виброизмерительные преобразователи 8 на вход гетеродинного сопровождающего фильтра 27. Фазовый Детектор 32 преобразует величину фазового сдвига колебаний вибровозбу- дителя 6 и отклика изделия 9 в точках в соответствукщие уровни сигналов, которые после .преобразования детектором 33 абсолютной величины к полярному виду поступают на один вход блока 34 сравнения, в то время как на другом его входе присутствует сигнал с детектора 13 абсолютной величины, который пропорционален абсолютной величине разности /2, и.фазового сдвига вынужденных колебаний изделия 9 в указанной выше точке. Если сигнал с детектора 33 не больше, чем с де тектора 12, то на выходе блока 34 сравнения появляется импульс, посту- пающий на управляющий вход регистра 29 и рдзрешакшщй перезапись в нем нового номера канала уп равления, код которого присутствует на информационном входе регистра 29. После пере- ключения коммутатора 24 канал управления устройства функционирует как описано выше,

Формулаизобретения

Устройство для виброиспытаннй, содержащее задающий генератор с блоками компрессии, развертки частоты и преобразователем выходной частоты, подключенные к последнему управляну- щими входами сопровождающие фильтры и привод самописца, соединенный с

ыходом генератора через усилитель ощности вибровозбудитель, виброизме рительные преобразователи, установленные на подвижной части вкбровоз- будителя и испытуемом изделии, причем первый виброизмерительный преобразователь через первые согласующий усилитель и сопровождакиций фильтр со- единен с управляющим входом блока компрессии, и систему управления скоростью развертки частоты, включа- кядую последовательно соединенные фазовый детектор, входы которого соединены с выходами первого и второго сопровождакяцих фильтров, детектор абсолютной величины, аналоговый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом блока развертки частоты, первый нуль-детектор, вход которого подключен к выходу детектора абсолютной величины, второй нуль-детекТор, элемент И, входы которого подключены к выходам нуль-детекторов, ключ, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, а информационный вход через усили-г , тель-ограничитель - с преобразователем выходной частоты, последовательно соединенные преобразователь напряжение - частота, вход которого подключен к выходу аналогового перемножителя, счетчик, подключенный Управляющим входом к выходу ключа, цифроаналоговый преобразователь и интерполятор, выход которого соеди- нен с управляющим входом блока развертки частоты, и дифференциатор, вход которого подключен к выходу второго сопровождающего фильтра, а выход - к входу второго нуль-детектора, отлич-ающее с я тем что, с целью повышения точности виброиспытаний динамически сложных изделий, оно снабжено первым и вторым аналоговыми коммутаторами, мультиплексором, регистром, дешифратором, таймером, третьим сопровождающим фильтром, вторым фазовым детектором, вторым детектором абсолютной величины и блоком сравнения, причем информационные входы каждого аналогового коммутатора соединены через согласующие усилители с выходами N виброизмерительных преобразователей, ус- та1 овленных на испытуемом изделии, выводы первого и второго аналоговых коммутаторов соединены с информационными входами соответственно второго и третьего сопровождающих фильтров, управляющий вход первого аналогового коммутатора совместно с управляющим входом мультиплексора поразрядно соединен с выходом регистра, управляющий вход второго аналогового коммута тора совместно с информационным входом регистра порядно соединен с выхо дом дешифратора, подключенного входом к таймеру, выход второго сопровождающего фильтра через мультиплекСоставитель В. Шехтер Редактор М. Петрова Техред И.Попович Корректор М. Демчик

3907/45

Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

44529 .8

сор соединен с информационным входом самописца, а выход третьего сопровождающего фильтра через последовательно соединенные второй фазовый детек- 5 тор, второй вход которого соединен с выходом первого сопровозкдающего фильтра, и второй детектор абсолютной величины соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен 10 с выходом первого детектора абсолютной величины, а выход - с управляющим входом регистра.

Изобретение относится к технике вибрационных испытаний изделий и предназначено преимущественно для определения резонансных частот и регистрации амплитудно-частотных характеристик динамически сложных изделий. Целью изобретения является повьшюние точности виброиспытаяий динамически сложных изделий. Эта цель достигается с помощью новой системы управления скоростью развертки частоты возбуязде- ния, содержащей N виброизмерительных преобразователей, установленных в различных точках изделия, средства измерения фазового сдвига между вибрациями подвижной части вибровозбудителя и изделия в точках контроля и блоки, реализушцие циклический опрос вцбронзмерительных преобразователей и включающие в цепь управления тот виброизмерительный канал, в котором фазовый сдвиг ближе к /2. 1 ил. V (/) I u 01 ю ;о