Устройство для виброиспытаний Советский патент 1987 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике, конкретно к устройствам для вибрационных испытаний механических объектов.

Цель изобретения - расширение информативности за счет определения в процессе испытаний коэффициента демпфирования.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - амплтудно-частотная и фазо-частотная ка рактеристики исследуемой механичес- кой системы соответственно; на фиг. блок-схема алгоритма вычисления ко- эффицие1{та демпфирования, реализуемая блоком обработки информации.

Устройство для виброиспытаний содержит генератор 1 синусоидальных колебаний с блоками компрессии и развертки частоты, подключенный чер усилитель 2 к вибровозбудителю 3, первый и второй вибропреобразовател 4 и 5, первый преобразователь 4 устновлен на вибровозбудителе 3, а второй - на испытуемом объекте 6, первый и второй сопровождающие фильтры 7 и 8, подключенные калодый сигнальными входами к соответствующим вибр преобразонателям 4 и 5, фазовый компаратор 9 и блок 10 выделения максимума, первый 11 и второй 12 ключи, выходы которых связаны с блоком 13 обработки информации, выполненным в виде вычислительного блока, регистры 14 и 15 переменных которого подключены к выходам соответствующих ключей 11 и 12, и регистр 16 результатов , связанный с блоком 17 индикации. Вход блока 10 вьщеления максимума связан с выходом второго сопровожда ющего фильтра 8 и вторым входом фазового компаратора 9, первый вход которого подключен к выходу первого сопровождающего фильтра 7 и управляющему входу усилителя 2, Управляющие входы ключей 11 и 12 подключены соответственно к выходу блока 10

.выделения максимума и фазового компаратора 9, а информационные входы клк)чей 11 и 12 подключены к выходу кода частоты генератора 1 синусо- идальных колебаний. Управляющий выход генератора 1 синусоидальных колебаний подключен к управляющим вхо дам сопровождающих фильтров 7 и 8.

,

0

5

0

5

5 о

Q

Z

5

0

5

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 синусоидальных колебаний осуществляет развертку часто- ть и) электрического сигнала в заданном диапазоне. Сигнал после усиления усилителем 2 преобразуется виб- ровозбудителем 3 в механические колебания, уровень которьк стабилизируется целью компрессии: вибровозбудитель 3 - вибропреобразователь 4 - сопровождающий фильтр 7 - усилитель 2. Сигнал отклика объекта 6, снимаемьгй с- вибропреобразователя 5, поступает через второй сопровождающий фильтр 8 на блок 10 выделения макси- мума и на первый вход фазового компаратора 9. На второй вход фазового компаратора 9 поступает сигнал с первого вибропреобразователя 5 через сопровождающий фильтр 7.

В момент прохождения максимума кривой амплитудно-частотной характеристики, выделяемого блоком 10, последний вырабатывает импульс, поступающий на управляющий вход; второго ключа 12. В регистр 15 переменной вычислительного блока 13 записывается код частоты tO , поступающий на информационный вход ключа 12 с выхода кода частоты генератора 1 синусоидальных колебаний. Процесс развер т- ки частоты и) продолжается, и в момент достижения фазовым сдвигом между сигналами, поступающими с вибропреобразователей 4, 5 величины Ч 142 фазовый компаратор 9 вырабатывает импульс, поступающий на первый ключ 11,- по которому код частоты и) с выхода кода частоты генератора 1 записывается в регистр 14 переменной вычислительного блока 13.

В качестве вычислительного блока 13 в устройстве могут быть применены микроэвм, например Электрони- ка-60.

Результат вычисления поступает в блок 17 индикации.

Колебания механической системы вблизи резонанса достаточно точно могут быть описаны уравнением движения системы с одной степенью свободы, рещение которого для амплитуды установившихся колебаний имеет вид

(1- )2 + 4& )

де Z ZCTS

31352321

амплитуда вынужденных колебаний системы;,. прогиб под действием статической внешней силы,.равной ее обобщенной амплитуде; коэффициент демпфирования; коэффициент расстройки;

е в н п п н о

О

и)

и)„

где tO - текущее значение частоты

колебаний;

и) - собственная частота соответствующей консервативной сис- .темы.

Максимум Z - максимум кривой амп- , .литудно-частотной характеристики достигается на частоте и) :

, ГЧк - 28.

°9

которая является собственной частотой рассматриваемой диссипативной системы - частотой амплитудного резонанса.

Фазовый сдвиг Ч определяется по зависимости

Ч arctg

280)

VOK-U)

Ч il /2 при о) cOpi (фазовый ре- . 35 зонанс).

Коэффициент демпфирования 6 определяется по зависимости

1

/7

л i

При использовании микроЭВМ Элек- троника-60 для вычисления значений коэффициента S демпфирования можно использовать итерационную формулу Ньютона для вычисления квадратного корня

Y - (У

h-v 1 9

X

),

Уь

X

-текущее значение корня;

-число, из которого извлекается корень.

Значение

п+

считается удовлетворительным, если

4 - Уь

0

5

0

5

0

5

0

5

0

55

где , - абсолютная погрешность.

Предложенное устройство позволяет определять коэффициент демпфирования испытуемого объекта как механической системы непосредственно в процессе испытаний например при испытаниях 101 на обнаружение резонансных частот без дополнительной обработки результатов.

Формула изобретения

Устройство для виброиспытаний, содержащее генератор синусоидальных колебаний с блоками компрессии и развертки частоты, подключенный че- ; рез усилитель к вибровозбудителю, два вибропреобразователя, из которых первый установлен на вибровозбудителе, а второй на испытуемом объекте, первьй и второй сопровождающие фильтры, подключенные каждьй сигнальным входом к соответствующему вибропреобразователю, а управляющим входом - к вьпсоду генератора синусоидальных колебаний, блок выделения максимума, соединенный с выходом второго сопровождающего фильтра, фазовый компаратор , подключенный к выходам сопровождающих фильтров, ключ, информационный вход которого связан с выходом кода частоты генератора синусоидальных колебаний, блок обработки информации, связанный с выходом ключа, и блок индикаций, вход которого связан с выходом блока обработки информации, отличающееся тем, что, с целью расширения информативности за счет определения в процессе испытаний коэффициента демпфирования испытуемого объекта, оно снабжено вторым ключом, блок обработки информации выполнен в виде вычислительного блока, входы регистров переменных которого подключены к выходам ключей, второй ключ управляющим входом подключен к выходу блока выделения максимума, информационный вход второго ключа связан с выходом кода частоты генератора синусоидальных колебаний,а управляющий вход первого ключа подключен к выходу фазового компаратора.

./

,LJ

nri ((

u/

Изобретение относится к испытательной технике, конкретно к устройствам для вибрационных испытаний механических объектов.. Целью изобретения является расширение информафирования. Устройство содержит блок 10 выделения максимума и фазовый компаратор 9, связанные через сопровождающие фильтры 7,8с вибррпреоб- разователями 4, 5, установленными на вибровозбудителе 3 и испытуемом объекте 6. Блок 10 и компаратор 9 через соответствующие ключи 12 и 11 связаны с вьгчислительным блоком 13. При прохождении максимума амплитудно-частотной характеристикой объекта по сигналу блока 10 в регистр 15 вычислительного блока 13 записывается код частоты а) , При достижении фазового сдвига tf / 2 по сигналу фазового компаратора 9 в регистр 14 вычислительного блока 13 записьша- ется код частоты . В блоке 13 происходит вычисление коэффициента 8 демпфирования по зависимости с (Л Фиг.1

JT

Т H-

cj

Редактор A. Долинич

Составитель А. Забегаев

Техред А. Кравчук Корректор Н. Король

Заказ 5557/40Тираж 776Подписное

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

at cf/TO

I

)

C OHecf Л ФигЛ