Способ формирования спектра случайных вибраций и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к снособам формирования спектра случайных вибраций, и может быть использовано в ман1иностроении.

Известен способ формирования спек тра случайных вибраций, по которому формируют узкополосные случайные сигналы, задают значения диснерсии в каждой полосе, регулируют уровень дисперсии в каждой полосе и корректируют отрегулированные но дисперсии сигналы в соответствии с частотной характеристикой возбудите.ля колебаний 1.

Известный способ позволяет формировать заданную спектральную плоскость в узких полосах частот, однако снособ не обеспечивает создание требуемого спектра вибраний в контрольных точках изделия. используя для этого один возбудитель колебаний.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ фор- мирования спектра случайных вибраций, заключающийся в том, что формируют узкополосные случайные сигналы в рабочем диапазоне частот, задают значение спектральной плотности ускорения контрольных точек изделия в каждой узкой полосе частот, создают вибрации изделия в рабочем диапазоне частот, измеряют параметры вибраций и вычисляют по измеренным нара- мепрам уровень возбуждения в каждой узкой полосе частот 2.

Снособ осуществляют с помощью уст ройства для формирования спектра случайных вибраций, содержащего многока нальный формирователь, каждый клапан которого включает генератор белого 1пума, полосовой фильтр, и регулируемый уси. ш- тель, последовательно соединенные сумматор к входам которого подключены регулируемые усилители, усилитель мощности и возбу- дитель колебаний, вибродатчики, устанавливаемые в контрольных точках изделия, анализатор, коммутатор, служаптий для под- ключения выходов вибродатчиков к входу анализатора, задатчик параметров и блок управления, выход которого нодключен к управляющему входу коммутатора 1.

Известный снособ нозводяет формировать требуемый спектр вибраций в контрольных точках изделия, однако точность формирования спектра известным устройством низкая, так как при вычислении уровня возбуждения в каждой полосе частот усредняют спектральную плотность ускорения других частотных полос. Кроме того, снособ трудоемок, так как для его осуществления необходима сложная обработка результатов измерений.

Цель изобретения - повышение точности и производительности формирования заданного виброполя изделия.

Указанная цель достигается тем, что согласно снособу измеряют амплитудио

S

5

О

0

, 0

5

0

0

частотные характеристики, определяют передаточные функции частотно-зависимых элементов фор.мировате.чей узкопо.юсных случайных сигналов и вибротракта в контрольных точках изделия и но заданным значениям снектра.льной плотности ускорения и измеренным параметрам вычис,ляют значения коэффициентов усиления формирователей узконолоеных случайных сигналов.

Устройство для формирования спектра случайных вибраций снабжено генератором неременной частоты, унравляемым ключом с подключенным к его управляюще.му входу формирователем, причем, выход ключа соединен с усилителем мощности носле- довательно соединенными блоком памяти, входы которого подключены к выходам анализатора и генератора неременной частоты, и блоком 15ычислени н, выходы которого подключены к входу блока памяти и управляюн1,им 1 ходам регулируемых уси;1и- телей, управляющие входы генератора переменной частоты, формирователя блока вычислений и блока памяти нодключены к блоку унравления, к блоку вычислений нодключен также задатчик параметров, сигнальные входы ключа соединены с выходами генератора пе1)еменной частоты и сум.ма- тора.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство для формирования снектра случайных вибраций содержит многоканаль- формирователь 1, каждый канал которого включает генератор белого шума, полосовой фильтр (не обозначены), и регулируемый усилитель 2 (показан усилитель ОДН01Ч) канала), сумматор 3, вкоды которого нодключены к усилителю 2, а выход через управляемый ключ 4 к входу усилителя 5 МОН1НОСТИ, вход которого через ключ 4 нод- соединен также к выходу генератора 6 переменной частоты. Управление ключом 4 осу- П1.ествляет формирователь 7 но командам блока 8 управления, выходы которого подключены также к управ.ляющим входам | енератора 6 переменной частоты коммута- гора 9, блоков 10 и 11 памяти и вычисле- г:ий соответственно. Ко.ммутатор 9 служит для подключения вибродатчиков 12, устанавливаемых в контрольных точках иснытуе- мого изделия 13, к входу анализатора 14, г.ыход которого подключеп к б.локу 10 памяти, к которому также нодключен выход генератора 6. С помощью б;юка 1 1 вычислений онределяют коэффициенты усиле1щя аналогов формирователя 1 снектра. К вхо- ;1ам блока 11 вычислений нодключе) задатчик 15 параметров, а выходы блока 11 нодключены к соответствующим канальны.м регу. шруемым уси;1ите;1ям 2.

Требуемое вибропо.пе изделия 13 создают с помощью возбудителя 16 колебаний, к входу которого Г1одк;1ючают уси.литель 5 мощности.

Сущность способа заключается в следующем.

Для формирования заданного спектра вибрации (виброполя), характеризующегося требуемой спектральной плотностью ускорения контрольных точек изделия, в каждой частотной полосе рабочего диапазона определяют передаточные функции фгг((й) и (fe{()) соответственно полосовых фильтров формирователя спектра и вибротракта в контрольных точках изделия.

Требуемое виброполе можно представить в виде системы уравнений

(ei (1)

где К- коэффициент усиления п-го канала

формирователя спектра; qc, - требуемые значения спектральной плотности ускорения /-ой контрольной точки изделия в (-ой полосе частот;

- коэффициенты, определяемые по формуле

апи

Аоо,J /фЛjш)/ /фЛjш)(2)

fiWi

1-я-I полоса частот

передаточная функция п-го полосового фильтра;

передаточная функция вибротракта в /-Й точке изделия;

число каналов формирователя

спектра;

число контрольных точек изделия;- число частотных полос.

Зная передаточные функции фп(«), фе((х)) аналоговых фильтров и вибротрак- та, определяют коэффициенты по формуле (2). и,рещая систему уравнений (1), находят коэффициенты Кп усиления каналов формирования спектра, установив которые обеспечивают задание требуемого вибропо- ля.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Блок 8 управления приводит устройство в режим «Настройка, для этого сигнал с выхода блока 8 поступает на вход генера- тора 6 переменной частоты. Сигнал с выхода генератора 6 через управляемый ключ 4 поступает на вход усилителя 5 мощности для снятия амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) вибротракта. Одновременно сигнал с выхода блока 8 управления поступает на управляющий вход коммутатора 9, который обеспечивает поочередное подключение всех вибродатчиков 12 к входу анализатора 14, выходные сигналы которого являются измеренными АЧХ вибротракта и заносятся в блок 10 памяти совместно со значениями текущей частоты с выхода генератора 6. Сигнал с вьЕхода блока 8 управле

0

0

5

0

Q

5

50

ния перед началом измерений подается на управляющий вход блока 10 памяти, чтобы привести его в исходное состояние. В блоке 10 памяти записывается также информация об АЧХ полосовых фильтров формирователя 1 спектра.

После окончания замеров сигналы с выходов блоков 10 памяти поступают на вход блока 11 вычислений,в котором вычисляются коэффициенты а,,/, по формуле (2).

Вычисленные значения записывают в блок 10 памяти. Затем в блок 11 вычислений поступают требуемые значения спектральной плотности ускорения с выхода за- датчика 15 параметров и вычисленные значения коэффициентов с выхода блока 10 памяти. Блок 11 вычислений рещает систему (1) линейных уравнений. Вычисленные значения коэффициентов Кп усиления поступают на управляющие входы регулируемых усилителей 2. После окончания вычислений блок 8 управления подает команду на вход формирователя 7, который подключает с помощью ключа 4 к входу усилителя 5 мощности и возбудителю 16 колебаний выход сумматора 3, на вход которого поступают сформированные формирователем 1 спектра узкополосные случайные сигналы с выходов регулируемых усилителей 2.

Изобретение повысит точность формированного спектра вибраций в каждой контролируемой точке изделия. Использование для формирования виброполя одного возбудителя колебаний позволит повысить производительность испытаний и снизить стоимость оборудования.

Формула изобретения

1.Способ формирования спектра случайных вибраций, заключащийся в том, что формируют узкополосные случайные сигналы в рабочем диапазоне частот, задают значение спектральной плотности ускорения контролируемых точек изделия в каждой узкой полосе частот, создают вибрации изделия в рабочем диапазоне частот, измеряют параметры вибраций и вычисляют по измеренным параметрам уровень возбуждения в каждой узкой полосе частот отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности формирования заданного виброполя изделия, измеряют амплитудно-частотные характеристики, определяют передаточные функции частотно- зависимых элементов формирователей узкополосных случайных сигналов и вибротракта в контрольных точках изделия и по заданным значениям спектральной плотности ускорения и измеренным параметрам вычисляют значения коэффициентов усиления формирователей узкополосных случайных сигналов.

2.Устройство для формирования спектра случайных вибраций, содержащее многоканальный формирователь, каждый канал которого включает генератор белого шума, полосойой фильтр, и регулируемЕяй усилитель, носледовательно соединенные сумматор, ч входам которого подключены регулируемые усилители, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчики, устанавливаемые в контрольных точках изделия, анализатор, коммутатор, служащий для подключения выходов вибродатчиков к входу анализатора, задатчик нараметров и блок управления, выход которого подключен к уаравляюп1ему входу коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности формирования виб- рополя ис 1ытуемого изделия, оно снабжено генератором переменной частоты, управляРедактор И. Бобкова Заказ 4226/42

ВНИИПИ Государственного комитета

по делам изобретеп:нй и открытий

I 13035, Москва, Ж---35, Рауи;ская наб., д. 45

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

емым к.чючом с подключенным к его управляющему входу формирователем, причем 5ыход ключа еоединен с усилителем мощности последовательно соединенными б.локами памяти, входы которого подключены к выходам анализатора и генератора .черемеи- ной частоты, и блоком вычислений, выходы которого подключены к входу блока памяти и управляющим входам регулируемых усилителей, управляющие входы генератора переменной частоты, формирователя блока вычислений и блока намяти подключены к блоку управления, к блоку вычислений гюд- к;|1очеп также задатчик параметро, сигнальные входы ключа соединены с выходами генератора переменной частоты и сумматора.

Изобретение относится к испытатель- иой технике. Цель изобретения - повышение точности и производительности формирования заданного виброполя изделия. В каждой частотной по.тосе рабочего диапазона определяют передаточные функции соответствующих полосовых фильтров многоканального формирователя 1 и виброконтакта в контрольных точках изделия. Коммутатор 9 обеспечивает поочередное цолк. 1Юче1П1е вибродатчиков 12 к входу анализатора 14, выходные сигналы с которого являются АЧХ вибротракта и заносятся в блок 10 памяти вместе со значениями текуи1ей частоты с выхода генератора 6. Эти сигналы поступают в блок 11 вычислений, в который поступают требуемые значения спектральной плотпости ускорений с выхода задатчика 15 параметров. Вычисленные значения коэффициентов усиления поступают на управляюп1ие входы усилителя 2 и да- .чес через сумматор 3, управляемый ключ 4 и усилитель 5 мопиюсти на вход возбудителя 16 колебаний, создаюпгего требуемое виброполе изделия 13. 1 ил. (С (Л / N:) 4 СО оо О5 00