Устройство для определения динамических характеристик колебательных систем Советский патент 1986 года по МПК G01H15/00 

to

СА: 4; Изобретение относится к виброиз- мерительной технике и может быть использовано для измерения динамических характеристик механических колебательных систем при исследовании свойств материала путем измерения внутреннего трения, коэффициента поглощения энергии или тангенса диэлек трических потерь, а также для измерения логарифмического декремента за тухания, добротности и других параметров, характеризующих свойства элек трических колебательных систем. Целью изобретения является упрощение устройства и повьшение надежности в работе -путем его построения из меньшего числа функциональных бло ков. На чертеже изобразсена схема устройства для определения динамических характеристик колебательных систем. Устройство содержит компаратор 1 верхнего уровня, подключенный своим входом к входу компаратора 2 нижнего уровня и выходу вибропреобразователя (не показан), а выходом подключен к входу R первого триггера 3, второй триггер 4, подключенный своим входом С к входу С первого триггера 3 и выходу компаратора 2 нижнего уровня, инвертор 5, подключенный своим входом к инвертирующему входу второго триггера 4, а выходом - к входу S второго триггера 4, причем вход К пер вого триггера 3 подключен к общему проводу, а его инвертирующий выход подключенк входу D второго триггера 4, неинвертирующий выход которого сое динен с входом регистрирующего устройства (не показано). Кроме того, на чертеже обозначены экспоненциально затухающие продетектированные колебания 6, импульсы 7 на выходе компаратора 2 нижнего уров ня; импульсы 8 на выходе компаратора 1 верхнего уровня; импульсы 9 на выходе первого триггера 3; импульсы 10 на выходе устройства. Устройство работает следующим образом. Экспоненциально затухающие про- детектированные колебания 6 с выхода вибропреобразователя (не показан) поступают на входы компараторов 1 и 2 верхнего А1 и нижнего А2 уровней Отношение уровней А1 и А2 может быть равно, например, значению основания натурального логарифма, т.е. А1/А2 е Если амплитуда затухающих колебаний 6 превьшает уровень А1, то на выходах компараторов 1 и 2 верхнего и нижнего уровней вырабатываются прямоугольные импульсы 8 и 7 соответственно. Спад импульсов определяется моментом перехода сигнала 6 через уровни А2 и А1, а фронт импульсов - моментом перехода спадающего входного сигнала через уровни All А1- & и А 21 А2 - А , где а - величина гестерезиса компараторов 1 и 2. По спаду импульсов 7, поступающих на вход первого триггера 3, последний устанавливается в состояние логического нуля по инвертирующему выходу. Следующий за спадом импульсов 7 спад импульсов-8, поступающих с компаратора 1 верхнего уровня на вход R первого триггера 3, возвращает последний в состояние логической единицы по инвертирующему выходу. Далее по фронту импульсов 7, поступающих на вход С второго триггера 4, происходит запись на его выходы значения сигнала 9, действующего в данный момент времени на входе D. При амплитуде затухающих колебаний 6, превьппающей уровень А1, сигнал 9 в момент прихода фронта импульсов 7 всегда имеет значение логической единицы. Поэтому с приходом каждого фронта импульсов 7 во второй триггер 4 с его входа D записывается значение логической единицы. Второй триггер 4 охвачен через инвертор 5 обратной связью, устанавливающей его в исходное состояние логической единицы (по неинвертирующему выходу). Так как в данном случае во втором триггере 4 происходит периодическая запись состояния, эквивалентного исходному, напряжения на его выходах не изменяются, импульсы на выходе устройства отсутствуют. Если амплитуда затухающих колебаний 6 на входах компараторов 1 и 2 верхнего и нижнего уровней больше уровня А2, но меньше уровня А1, то импульсы 8 на выходе компаратора 1 верхнего уровня не формируются. При этом первый триггер.3 первым спадом импульсов 7 с выхода компаратора 2 лижнего уровня устанавливается в состояние логического нуля по инвертирующему выходу и остается в этом состоянии, так как отсутствуют импульсы 8, устанавливающие первый триггер 3

в противоположное состояние. Следующий за спадом импульс 7 осуществляет запись логического нуля сигнала 9 во второй триггер 4. На неинвертирующем выходе последнего устанавливается напряжение логического нуля, а на инвертирующем выходе - логической единицы. Напряжение логической единицы с инвертирующего выхода второго триггера 4 поступает на вход инвертора 5. Установившееся напряжение логического нуля на выходе инвертора 5 и, соответственно на входе S второго триггера 4 возвращает последний в исходное состояние. На выходе устройства формируются короткие импульсы. Если амплитуда входного сигнала 6 меньше А2, то напряжение во всех точках схемы и на выходе устройства постоянно. Таким образом, на неинвертирующем выходе второго триггера 4 вырабатываются импульсы 10 с частотой входного сигнала 6 только в случае, если амплитуда соответствующих полуволн входного сигнала 6 меньше уровня А1, но больше уровня А2. При этом

N импульсов с выхода устройства регистрируются.

По измеренному значению N может быть определен логарифмический декремент колебаний (затухания) как А 2/N

Формула изобретения

Устройство для определения динамических характеристик колебательных систем, содержащее компараторы нижнего и верхнего уровней, два триггера и инвертор, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности в работе, выход компаратора верхнего уровня соединен с входом R первого триггера, выход компаратора нижнего уровня соединен с входами первого и второго триггеров, вход К первого триггера соединен с общим проводом нулевого потенциала схемы, инвертирующий выход первого триггера соединен, с входом D второго триггера, а инвертирующий выход второго триггера через инвертор соединен с его входом S.

Устройство относится к виброизмерительной технике и может быть использовано в области экспериментальной физики для измерения декремента колебаний, добротности, внутреннего трения. Целью изобретения является упрощение устройства и повьшение надежности работы за счет построения устройства из меньшего (по сравнению с прототипом) количества функциональных блоков. Выход компаратора верхнего уровня подключен к R-входу первого триггера. Выход компаратора нижнего уровня подключен к входам С первого и второго триггеров. Инвертор своим входом подключен к выходу второго триггера, а выходом - к входу регистрирующего устройства. При этом затухающий сигнал с вибропреобразователя, поступающий на входы компараторов верхнего и нижнего уровня в зависимо с сти от его амплитуды по отношению к порогам А1 и А2 компараторов, преоб(О разуется в последовательность импульс сов на входе регистрирующего устройства. 1 ил.