Устройство для вибрационных испытаний объектов Советский патент 1988 года по МПК G01M7/00 

СЛ

-

Изобретение относится к области испытаний объектов на воздействие широкополосных случайных вибраций и может быть использовано при испытании объектов приборостроения, машиностроения на воздействие широкополосной случайной вибрации.

Цель изобретения -. повьш1ение точности воспроизведения широкополосной случайной вибрации с заданной .спектральной плотностью при проведении испытаний.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - блок-схема матричного блока.

Устройство содержит генератор 1 белого шума., многоканальный формирователь 2, состоящий из п параллельно соединенных фильтров 3 и сумматора 4 усилитель 5 мощности, вибростенд 6 с объектом, анализатор 7 спектральной плотности мощности случайного сигнала, каждый из параллельно соединенных каналов которого состоит из последовательно включенных узкополосного фильтра и измерителя дисперсии цепей 8 стабилизации, каждая из которьпс состоит, из задатчика 9 положительной, близкой к нулю величи- ны , задатчика 10 заданных значений спектральной плотности, компаратора II, устройства 12 деления, ключей 13 и 14, устройства 15 умножения и линии 16 задержки, общие для цепей стабилизации ключ 17 и генератор 18 опорного напряжения, блок 19 вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик многоканального формирователя, сое- тоящий из п каналов, каждый из которых состоит из блока 20 извлечения квадратного корня, устройства 21 умножения и задатчика 22 значений частотно-фазовой характеристики форми- рователя, задатчик 23 коэффициентов биортонормированной системы функций и матричный блок 24 (фиг.2), состоящий из устройств.25 умножения и сумматоров 26, при этом первые входы устройств 25 умножения соединены с соответствующими выходами задатчика 23, вторые входы устройств 25 умножения соединены с соответствующими выходами блока 19, а выходы устг ройств 25 умножения соединены с соответствующими входами сумматоров 26 выходы которых соединены с выходами матричного блока 24.

5

0

5

0 0 5 0 5 п 5

Устройство работает следующим образом.

В момент включения устройства вы- рабатьшается потенциал, открывающий ключ 17 только на время с прохождения сигнала по замкнутой системе воспроизведения. Постоянное напряжение единичного уровня генератора 18 опорного напряжения через ключ 17 поступает на входы линий 15 задержек всех цепей стабилизации и на входы блока 19 вычисления действительных и мнимых частей частотных характеристик многоканального формирователя. В блоке 19 сигналы .поступают на входы устройств 20 извлечения квадратного корня, с выходов которых сигналы подаются на первые входы устройств 21 умножения. На вторые входы этих устройств из задатчика 22 подаются заранее заданные значения фазочастотной характеристики формирователя. Выходные сигналы устройств 21 умножения поступают на матричный блок 24, на который подаются также из задатчика 23 заранее рассчитанные коэффициенты биортонормированной системы функции. В блоке 19 вычисляются значения частотной характеристики формирователя в точках СО, COj. п частотного диапазона. Сигналы с выхода блока 19 поступают на соответствукицие входы матричного блока, в котором вычисляются параметры, определяющие коэффициент усиления и фазовые соотношения в каждом канальном фильтре. Сигналы с выхода блока 24 поступают на управляемые входы формирователя 2.

Генератор 1 белого шума подает случайный сигнал с- единичной спектральной плотностью на входы фильтров 3, сигналы с выходов которых складываются сумматором 4. У полученного на выходе формирователя 2 случайного сигнала спектральная плотность в точках со, , C0j,...,o)ri равна единице, так как значения спектральной плотности Sn(co) выходного сигнала формирователя 2 в точках со, , cOj , ..., (On равны значениям, поступающим из цепей 8 cтaбил зaции на входы блока 19.

Таким образом, в начальный момент времени значения спектральной плотности выходного сигнала формирователя 2, а также входные сигналы блока 19 равны единице, а в любой другой момент времени эти значения равны значениям выходных сигналов цепей 8 стабилизации.

Затем сигнал с выхода формирователя 2 поступает на усилитель 5 мощ- кости и далее на вибростенд 6 с объектом. Случайный сигнал с датчика (не показан) поступает на анализатор 7 спектральной плотности, на выходах которого определяются значения спект-ю ральной плотности SrCWit+O текущей вибрации в точках са (, , . .., со и подаются на цепи 8 стабилизации.

В каждой цепи 8 стабилизации значение S (со, t+C) соответствующего 15 выхода анализатора 7 подается на компаратор 11, где сравнивается с близкой к нулю величиной , поступающей на второй вход компаратора 11 из за- датчика 9, и на первый вход устройст-20 ва 12 деления, где производится деление заданного значения спектральной плотности Sj(co), поступающего из задатчика 10 на второй вход устройства 12 деления, на значение ). 25 Сравнение S((o,t+t) с б компараточ ром 11 производится для того, чтобы при задании S (СС1к)0 исключить деление в устройстве 12 деления на величину, близкую к нулю, так как при ЗО этом также .5-(03 t+T) 0.

Если S(co, t+t)e, то компаратор 11 вырабатывает сигнал, запирающий ключ 13 и открьюаю ций ключ 15. Тогда в устройстве 14 умножения пре- ч дьщущее значение спектральной плотности 5|,(сОц, t) выходного сигнала формирователя, которое подается на второй вход этого устройства с линии 16 задержки, умножается на единичный 40 сигнал генератора 18 опорного напряжения, который через ключ 15 поступает на первый вход устройства 14 умножения. Тогда выходной сигнал цепи в стабилизации и значение спектральной 45 плотности Sy|(cD,t+ c) сигнала формирователя 2 равны задержанному (преды- дущему значению 5„(о,,, t), тем самым сохраняется то значение параметров формирователя, при котором SrCWot + CQ +t) 6 Е . Предполагается, что StCWw.t) О только тогда если S(o) 0.

Если S(to,(, t) , то компаратор 11 вырабатьшает сигнал, запирающий люч 15 и открьшающий ключ 13.. В этом случае с выхода устройства 12 еления сигнал, равный SjCco)/

/S () , поступает через ключ 13 на первый вход устройства 14 умножения, где умножается на сигнал линии 16 задержки, равный предьщущему значению спектральной плотности S(cO, t) сигнала формирователя.

С выхода устройства 14 умножения сигнал, определяющий значение S( t) сигнала на выходе формирователя, поступает на вход линии 16 задержки, на выход цепи 8 стабилизации и на соответствующий вход блока 19.

Цепи 8 стабилизации определяют значения спектральной плотности S(co,t+f) выходного сигнала формирователя 2 с учетом информации об изменяющейся динамической характеристике вибростенда 6 с объектом, которая содержится в S. (со, t+t) .

Таким образом, устройство поддерживает в процессе испытаний заданные значения спектральной плотности текущей вибрации независимо от изменения динамических характеристик вибростенда с объектом посредством введения обратных связей в виде цепей стабилизации для подстройки коэффициентов усиления и фазовых со- отнощений фильтров формирователя. При этом исключается аппаратурная по грещность воспроизведения, так как учитьшаются форма частотной характеристики и взаимное влияние фильтров , формирователя.

J

Предлагаемое изобретение повышает точность воспроизведения случайной вибрации во время проведения испытаний при нестационарных динамических характеристиках вибростенда с объектов, обеспечивая подстройку параметров формирователя.

Формула изобретения

1. Устройство для вибрационных испытаний объектов, содержащее последовательно соединенные генератор белого щума и многоканальный формирователь, усилитель, вибростенд с испытуемым объектом и датчик, а также матричный блок, первый вход которого соединен с выходом первого задатчнка, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности воспроизведения вибрации, дополнительно введены генератор опорного напряжения, , последовательно соединенные анализатор спектра, блок стабилизации и блок вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик, выходом соединенный с второй гр-уппой входов матричного блока, выход которого подключен к соответствующим управляемым входам многоканального формирователя,.а выход генератора опорного напряжения подключен к второму входу и через ключ к третьему входу блока стабилизации.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что многоканальный формирователь.содержит п перестраиваемых фильтров, входы которых объединены и являются входом формирователя,

а выходы подключены к входу суммато- ра, выход которого является выходом формирователя, управляющие входы пе- рестраиваемых фильтров являются управляемыми входами формирователя.

3.Устройство по n.l, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что блок стабилизации содержит п каналов, каждый из . которых состоит из линии задержки последовательно соединенных задатчк- ка, компаратора и умножителя, последовательно соединенных задатчика спектральной плотности, делителя, первого и второго ключей, второй вход

первого ключа соединен с выходом компаратора, а выход - с выходом умножителя, второй вход второго ключа подключен к выходу линии задержки, а выход - к первому входу линии задержки и является выходом блока стабилизации, второй вход блока умножения является вторым входом блока стабилизации, а его первым входом является второй вход компаратора, соединенный с вторым входом делителя, а третьим входом является второй вход линии задержки.

4. Устройство по п.1, о т л и ч а- ю щ ее с я тем, что блок вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик содержит п каналов, каждый из которых состоит из блока извлечения квадратного корня, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков умножения, вторые входы которых подключены к соответствующим вькодам задатчика значений частотно-фазовой характеристики, а выходы являются выходами блока вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик, а его входом являются входы блока извлечения квадратного корня.

f-отгз

Изобретение относится к вибрационным испытаниям объектов на широкополосную случайную вибрацию. Цель изобретения - повьш1ение точности воспроизведения вибраций. Устройство содержит генератор белого шума 1, многоканальный формирователь 2, уси-. литель мощности 5, вибростенд 6, анализатор спектра 7, блок стабилизации 10, блок 19 вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик, и матричный блок 24, 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Om13 Фиг.г