Устройство для измерения комплексных частотных характеристик колебательных систем Советский патент 1987 года по МПК G01H3/08 

1

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано при измерении комплексных частотных характеристик различных колебательных систем, например корпусов транспортных средств с вибро- и звукопоглощающими и звукоизолирующими устройствами,, при измерении механических импедансов и т„д.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения использования различных механических возбудителей, в том числе имеющихся на объек-15 спектра ударного возбудителя 4. Ре20

25

35

те штатных механизмов ударного действия ,

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - график амплитудного спектра сигнала, полученного без синхронизации процесса анализа вибраций колебательной системы; на фиг. 3 - график амплитудного спектра сигнала на выходе устройства.

Устройство содержит цифровой спектроанализатор 1, арифмический блок 2, регистратор 3, ударный возбудитель 4 колебательной системы, датчик 5 частоты ударов, чик 6 колебаний системы, выходной датчик 7 колебаний системы, умножитель 8 частоты и делитель 9 частоты.

Выход цифрового спектроанализато- ра 1 подключен через арифметический блок 2 к входу регистратора 3. Возбудитель 4 ударного типа, на оси которого расположен датчик 5 частоты ударов, сочленен с испытуемой колебательной системой 10, на которой закрепле- до ны входной 6 и выходной 7 датчики колебаний, выходы которых соединены с входами цифрового анализатора 1. Выход датчика 5 частоты ударов через умножитель 8 частоты соединен с входом внешней частоты дискретизации цифрового анализатора 1 и через делитель 9 частоты с входом внешнего запуска анализатора 1.

Устройство работает следующим образом.

Ударный возбудитель 3 создает в испытуемой системе 10 механические колебания, регистрируемые датчиками 6 и 7, сигналы которых поступают на входы цифрового анализатора 1.

Датчик 5 частоты ударов, механически связанный с возбудителем 4, формирует электрический сигнал с часзультаты анализа поступают на регистратор 3 через арифметический блок 2, выполняющий операции усреднения комплексных спектров выборок входных и выходных сигналов и вычисления комплексной частотой характеристики колебательной системы путем деления усредненных комплексных спектров.

Б качестве ударного возбудителя с естественной нестабильностью может применяться, например, молоточков ый вибратор, представляющий собой набор ударных молотков, опускаемых последовательно механическим прерывателем входной дат- 30 при вращении электродвигателя с естественной нестабильностью частоты вращения.

45.

50

55

Могут также применяться различные механизмы, например поршневые компрессоры, дизели, обладающие дискретным (ударным) характером протекающих процессов возбуждения и естественной нестабильностью частоты.

Высокая помехозащищенность измерений по отношению к шумовой помехе достигается применением комплексного осреднения измеряемых спектров, т.е. использованием синхронного накопления. По отношению к синусоидальной помехе также достигается высокая помехозащищенность, однако не применяется специальный генератор, модулирующий одновременно частоты дискретизации и возбуждения, а используется естественная нестабильность частоты вращения возбуждающего механизма.

На фиг, 3 видно, что большой уровень помех типа белого шума не позволяет уверенно выявить гармоники сигнала возбуждения. Использование синхронного накопления (усреднения

1328685

тотой, равной частоте ударов. Этот сигнал поступает на вход умножителя 8 частоты, на выходе которого создается сигнал с частотой, равной произведению частоты ударов на множитель, определяемый требуемой частотой дискретизации цифрового анализатора 1. Сигнал с датчика 5 частоты ударов также поступает через делитель 9 частоты на вход внешнего запуска цифрового анализатора 1 длд создания режима синхронного накопления с периодом, кратным периоду низшей частоты

5

о

5.

0

5

Могут также применяться различные механизмы, например поршневые компрессоры, дизели, обладающие дискретным (ударным) характером протекающих процессов возбуждения и естественной нестабильностью частоты.

Высокая помехозащищенность измерений по отношению к шумовой помехе достигается применением комплексного осреднения измеряемых спектров, т.е. использованием синхронного накопления. По отношению к синусоидальной помехе также достигается высокая помехозащищенность, однако не применяется специальный генератор, модулирующий одновременно частоты дискретизации и возбуждения, а используется естественная нестабильность частоты вращения возбуждающего механизма.

На фиг, 3 видно, что большой уровень помех типа белого шума не позволяет уверенно выявить гармоники сигнала возбуждения. Использование синхронного накопления (усреднения

синхро)шзированныя комплексные ров) позволяет существенно подавить влияние помех н выявить гармоники сигнала возбуждения (фиг. 4). Следовательно, обеспечивается высокая помехозащищенность измерения комплексной частотной характеристики на гармониках сигнала возбуждения.

Формула изобретения

Устройство для измерения комплексных частотных характеристик колебательных систем, содержащее цифровой спектроанализатор, арифметический блок, регистратор, ударный возбудитель, колебательной системы, делитель частоты, входной и выходной датчики колебаний системы, выходы которых

подключены соответственно к первому и второму информационнь г входам цифрового спектроанализатора, выход которого через арифметический блок подключен к входу регистратора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен умножитель частоты и датчик частоты ударов, механический вход которого подключен к выходу ударного возбудителя колебательной системы, сигнальный выход датчика частоты ударов через умножитель частоты подключен к входу частоты дискретизации цифрового спектроанализатора, а через делитель частоты подключен к входу внешнего запуска цифрового спектроанализатора.

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано при измерении -комплексных частотных характеристик различных колебательных систем. С целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения использования различных механических возбудителей, в том числе и имеЕощихся на объекте штатных возбудителей ударного действия, в устройство, содержащее цифровой спектроанализатор 1, арифметический блок 2, регистратор 3, ударный возбудитель 4 колебательной системы, входной датчик 6 и выходной датчик 7 колебаний системы, делитель 9 частоты, введены датчик 5 частоты ударов и умножитель 8 частоты. Датчик 5 частоты ударов формирует электрический сигнал с частотой, равной частоте ударов возбудителя 4, Этот сигнал, имеющий естественную нестабильность, используется для синхронизации и накопления информации о комплексной частотной характеристике системы. Арифметический блок 2 выполняет операцию усреднения комплексных спектров выборок входных и выходных сигналов и вычисления комплексной частотной характеристики колебательной системы путем делен ия усредненных комплексньп: спектров. При этом в качестве возбудителя может быть использован любой механизм с естественной нестабильностью частоты вибрации, 3 ил.

дб к

50 ЦО

100 200300 00 50д 600Гц

Фиг 2

ffO

.i

/ш 2003ffO I f/00500 000 fu,

Фиг.5

.i

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 3476/44Тира;к 499Подписное

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

Составитель В.Подоляк

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Шароши