Способ воспроизведения заданного спектра вибрации при испытании изделия на широкополосную случайную вибрацию Советский патент 1988 года по МПК G01M7/00 

- o

113740722

Изобретение относится к испыта- Фурье вьзделяют составляющие периоди- тельной технике, а именно к способам воспроизведения заданного спектра вибрации при испытании изделия на пш- рокополосную случайную вибрацию.

Целью изобретения является расширение класса энергетических спектров воспроизводимой вибрации.

Способ осуществляется следующим ю образом.

ческий сигнал (со) гармоники К

где SI - максимальная частота заданно го спектра G (со) . Каждую гармонику усиливают по закону

. (t).n2ir2/2T ,

Фурье вьзделяют составляющие периоди-

ческий сигнал (со) гармоники К

где SI - максимальная частота заданного спектра G (со) . Каждую гармонику усиливают по закону

. (t).n2ir2/2T ,

Изобретение относится к испытаниям изделий на широкополосную случайную вибрацию и обеспечивает расширение класса энергетических спектров воспроизводимой вибрации. Способ основан на определении параметров ::. энергетических спектров узкополосных случайных сигналов, суммируемых для получения широкополосного сигналаГ возбуждения вибростенда. Для определения этих параметров получают вспо- могательньш сигнал путем генерирования периодического сигнала, эквивалентного по форме спектру сигнала возбуждения, требуемому для получения заданного спектра вибрации изделия, вьщеления гармоник этого сигнала, усиления их по экспоненциальному закону и суммирования усиленных гармоник. Затем вьщеляют из вспомогательного сигнала унимодальные компоненты. Новым в способе является формироваш1е дополнительных периодических сигналов, соответствующих по форме компонентам, вьщеленным в моменты появления минимумов в каждом периоде вспомогательного сигнала, исключение этих компонент из вспомогательного сигнала и вычитание узкополосных сигналов с параметрами, равными параметрам этих компонент, из коррелированного с ними широкополосного сигнала при формировании сигнала возбуждения. Способ позволяет воспроизводить спектры с узкими всплесками и провалами. (Л с: оо vj w

Воспроизведение заданного спектра вибрации по описываемому способу основано на формировании узкополооных случайных сигналов с нормальными функциями энергетических спектров, регулировании средней частоты, полосы и веса этих сигналов, суммировании некоррелированных узкополосных сигналов, вьиитании узкополосных сигналов, соответствующих узким провалам в заданном спектре широкополосной случайной вибрации, из коррелированного с ним широкополосного сигнала и подаче полученного в результате осуществления указанных операций широкополосного случайного сигнала на вибростенд.

Определение параметров энергетических спектров узкополосных случайных сигналов ocзra ecтвляeтcя следую- : щим образом.

Генерируют периодический сигнал Форм t эквивалентный по форме спектру сигнала возбуждения вибростенда, требуемому для получения заданного спектра вибрации изделия. Для этого вырабатывают периодический сигнал с периодом Т, соответствующий по форме квадрату модуля амплитудно- частотной характеристики (АЧХ) вибротракта (вибростенд с испытуемым изделием) ,, и другой периодический сигнал с тем же периодом, форма которого эквивалента заданному спекту G(co) вибрации изделия, и делят второй сигнал на первьй. Для выработки первого сигнала синусоидальный сигнал, сканируемьш по частоте с помощь генератора пилообразного напряжения, подают на вибростенд, а сигнал вибродатчика, устанавливаемого на испытуемом изделии, пропускают через квад- ратичный детектор.; Второй сигнал вы- рабатывают с помощью функционального генератора. Затем с помощью узкопо- лосных анализирующих фильтров или методом дискретного преобразования

где U((t) - изменяющееся напряжение;

п - номер гармоники, и суммируют усиленные гармоники, В результате весового суммирования получается вспомогательный периодический сигнал с периодом Т, который запоминают и обновляют каждьй период с помощью запоминающего устройства посредством отсчетов, производимых

с частотой 2с5, где со - максимальная частота гармоники. Составляющие указанный вспомогательный сигнал унимодальные компоненты выделяют, начиная с самой узкополосной, путем увеличения U,j(t), начиная с U(t)0. При увеличении U вид вспомгатель- ного сигнала будет изменяться, при некоторой величине U- в сигнале появляются отрицательные значения. Полосу &F, первого узкополосног-о случайного сигнала определяют по величине |U(j(t, )| |uF, в момент t, появления отрицательных значений в сигнале, которые обнаруживаются с помощью знакочувствительного вентиля. Вычислительное устройство определяет среднюю частоту йо, первого узкополосно- . го сигнала по соотношению 0, (8к).

50 55

45

Jx

и коэффициент передачи первого канала формирования по соотношению

К S- ±i iai- iiia- i -± j Li±2sK ,

12

60uF +36uG52,-,

где g - максимальное из запомненных значений вспомогательного периодического сигнала за период;

L - число отсчетов за период; iico - частота отсчетов. После определения параметров самой узкополосной компоненты таким же путем определяют параметры других компонент, причем вьщеленные компоненты последовательно исключат из

спектра вспомогательного сигнала. Последнее осуществляется пропусканием упомянутого сканируемого по частоте сигнала через фильтры и регулируемые усилители, параметры настройки которых определены на предыдущих этапах.

Описанная процедура относится к определению параметров всплесков заданного спектра. Для определения параметров узкополосных провалов фиксируют моменты появления минимумов в каждом периоде вспомогательного сигнала. В эти моменты блок определения минимумов формирует импульсы, положение которых на временной оси (О, Т) соответствует положению минимумов спектра периодического сигнала G (Q). По временным интервалам между импульсами вычисляются полоса и средняя частота узкополосного провала и коэффициент передачи канала формирования провала. Компоненты, выделенные в моменты появления минимумов, исключают из вспомогательного сигнала путем его суммирования с дополнительно сформированными периодическими сигналами, соответствующими по форме компонентам, выделенным в моменты появления минимумов. Процесс настройки фор ушрующих фильтров и усилителей повторяется до получения требуемой точности формирования.

После завершения процесса настройки осуществляется воспроизведение заданного спектра на вибростенде. Некоррелированные узкополосные сиг- налы с параметрами, соответствующими всплескам в воспроизводимом спектре, суммируют, а сигналы с параметрами, соответствующими провалам, вычитают из коррелированного с ними широкополосного сигнала. Сформированный описанным образом широкополосный сигнал подают на вибростевд.

Таким образом, описанный способ обеспечивает возможность воспроизведения энергетических спектров вибрации как с узкополосными всплесками, так и с провалами, т.е. изобретение расширяет класс энергетических спектров воспроизводимой вибрации.

Формула изобретения

Способ воспроизведения заданного спектра вибрации при испытании изделия на широкополосную случайную виб-:

10

15

20

25

30

35

40

5

0

5

рацию, по которому формируют узкополосные случайные сигналы с нормальными функциями энергетических спектров, регулируют среднюю частоту, полосу и вес этих сигналов, некоррели- ровАнные узкополосные случайные сигналы суммируют и полученньй широкополосный сигнал подают на вибростенд, причем для определения параметров энергетических спектров узкополосных случайных сигналов генерируют периодический сигнал, эквивалентньш по форме спектру сигнала возбуждения виброЪтенда, требуемому для получения заданного спектра вибрации изделия, вьщеляют составляющие периодический сигнал гармоники, усиливают каждую гармонику по закону

. (t). n2TV2T2 ,

где Kj - выделенные гармоники;

п - номер гармоники; U(t) - пилообразное напряжение с

периодом Т;

Т - период генерируемого сигнала,

усиленные гармоники суммируют, из полученного таким образом вспомогательного сигнала поочередно выделяют составляющие его унимодальные компоненты, начиная с самой узкополосной, путем увеличения U(t), начиная с U(t) 0, и по мере вьщеления этих компонент определяют их параметры, исключают вьщеленные компоненты из вспомогательного сигнала, а затем устанавливают параметры фор шруемых узкополосных случайных сигналов рав- ньми параметрам вьщеленных компонент, отличающийся тем, что, с целью расширения класса энергетических спектров воспроизводимой вибрации, фиксируют г оменты появления минимумов в каждом периоде вспомогательного сигнала, формируют дополнительные периодические сигналы, соответствующие по форме компонентам, вьзделенным в моменты появления минимумов, каждую вьзделенную компоненту исключают из вспомогательного сигнала путем суммирования его с соответствующим дополнительным периодическим сигналом, а при формировании сигнала возбуждения узкополосные сигналы с параметрами, равными параметрам этих компонент, вычитают из коррелированного с ними широкополосного сигнала.