Устройство для испытания на случайные вибрации Советский патент 1988 года по МПК G01M7/00 

(Л

со

00 4

СО

(

N)

одиночного импульса образуются импульсы, положение которых соответствует положению минимумов спектра сигнала, который необходимо сформировать, чтобы получить вибрацию с заданным спектром. Временные интервалы между импульсами измеряются измерителем 31 и передаются в вычислительное устройство 23, где вычисляется полоса, средняя частота и коэффициент передачи каналов формирователя спектра, формирующих узкие провалы спектра. С выходом первого сумматора 6, с входом которого соединены N каналов формирователя спектра,

соединен вычитатель 7, включающий (N+I) последовательно соединенных блоков 7, вычитания. Выход с первого по N-й блоков вычитания с дополнительным входом первого ключа 2 соответствующего канала, а вторые входы с второго по (К+1)-й блоков вычитания соединены соответственно с дополнительными выходами вторых ключей 5 с первого по п-й каналов. При воспроизведении спектра на входы каналов, формирующих всплески, подключаются генераторы 1 шума, а каналы, формирующие провалы, включаются между блоками вычитания. 1 ил.

Изобретение относится к испытаниям изделий на широкополосную случайную вибрацию и обеспечивает расширение класса энергетических спектров воспроизводимой вибрации. С помощью последовательно соединенньк блока 29 определения минимумов, вход которого соединен с выходом аналогового делителя 16 и формирователя 30

1

Из обретение относится к вибрационным испытаниям изделий, а именно к устройствам для испытания на случайные вибрации и является усовершенствованием известного устройства по основному авт.св. № 1073592.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения класса энергетических спектров воспроизводимой вибрации.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит многоканальный формирователь спектра, каждый канал которого включает последовательно соединенные генератор 1 шума, первый ключ 2, регулируемый по добротности,- частоте и полосе пропускания полосовой фильтр 3, управляемый усилитель 4 и второй ключ 5, подключенный к выходам ключей 5, первый сумматор 6, вычитатель 7, в состав которого входят N+1 последовательно соединенных блоков вычитания (где N - число каналов формирователя спектра), первый генератор 8 пилообразного напряжения, соединенный с ним управляющим входом генератор 9 гармонического сигнала, выход которого через управляемый первый ключ 10 соединен с одним входом первого блока 7, вычитания, другой вход которого подключен к выходу первого сумматора 6, и вторыми входами ключей 2 всех каналов формирователя спектра

Выход с первого по N-й блоков вычитания соединен с дополнительным входом первого ключа 2 соответствующего канала, а вторые входы с второго пo.(N+1)-й блоков , вычитания - с дополнительными выходами вторых ключей 5 с первого по N-й каналов соответственно. Выход последнего блока 7 ч, вычитания, являющийся выходом вычитателя 7, соединен через усилитель 11 мощности с возбудителем 12 колебаний, на подвижной части которого установлены испытуемое изделие 13 и вибродатчик 14. К вькоду вибродатчика подключен

вход квадратичного детектора 15, с выходом которого соединен один вход аналогового делителя 16, соединенного вьпсодом с входом параллельно соединенных полосовых анализирующих

фильтров 17 анализатора спектра, а вторым входом - с генератором 18 функций, синхровход которого подключен к выходу первого генератора 8 пилообразного напряжения. В каждом канале анализатора спектра имеется включенный на выходе фильтра 17 регулируемый усилитель 19. Выходы усилителей 19 всех каналов соединены с входами второго сумматора 20, выход

которого через третий управляемый ключ соединен с входами ячеек памяти запоминающего устройства 22, входящего в состав управляюще-вычислительно- го блока, включающего также рычисли

тельное устройство 23, подключенное к выходу запоминающего устройства, и программно-управляющее устройство 24, выходы которого соединены с уп- равляющими входами первых ключей 2, полосовых фильтров 3, управляемых усилителей 4 и вторых ключей 5 всех каналов формирователя спектра, а таже с управляющим входом пятого КЛЮ-

ча 10. Устройство содержит также подключенный к выходу первого генератора 8 пилообразного напряжения дифференциатор 25, служащий для форми-- рования синхроимпульсов, подаваемых на вход запоминающего устройства 22 второй генератор 2,6 пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляющими входами усилителей 19 всех каналов анализатора спектра, четвертый управляемый ключ 27, вход которого подключен к выходу второго генератора 26 пилообразного напряжения, а выход - к входам вычислительного 23 и программно-управляющего 24 устройств, знакочувствительный вентиль 28, через который выход второго сумматора 20 соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей 21 и 27, а также последо- вател но соединенные блок 29 определения минимумов, вход которого соединен с выходом делителя 16, формирователь 30 одиночного импульса и измеритель 31 временного интервала, синхровход которого соединен с выходом дифференциатора 25, а выход - с входом вычислительного устройства 23 о

Устройство работает следующим об- разомо

Первый режим - Настройка, На первом этапе настройки все ключи, кроме 10, разомкнуты. Сканируемый по частоте синусоидальный сигнал малой амплитуды с генератора 9 поступа ет на первый блок 7, вычитания, далее без изменений проходит через остальные блоки вычитания, поступает на усилитель 11 мощности, преобразуется в механические колебания возбу- дителем 12, Затем механические колебания вибродатчиком 14 преобразуются в электрический сигнал На выходе квадратичного детектора 15 будет периодический сигнал с периодом Т, равным периоду генератора В пилообразного напряжения, и эквивалентный по форме квадрату АЧХ k(w) вибро

Тракта, Генератор 18 функций формирет сигнал с тем же периодом Т, но по форме эквивалентный заданному спектру GjCo)) широкополосной случайной вибрации,

В простейшем случае, когда задан равномерный спектр, это - прямоугольные мипульсы. Тогда на выходе аналогового делителя 16 будет периодический (с тем же периодом Т) сигнал, соответствующий по форме спектру Сф(и)), который нужно сформировать, чтобы на изделии получить сигнал с требуемым спектром Gj(aj), Спектр такого периодического сигнала дискрет21Гныи с частотами w п

WТ

где п О,1,2,,,,,00. Составляющие этого спектра выделяются фильтрами 17, настроенными на частоты и , и, пройдя через регулируемые усилители 19, имеющими коэффициенты передачи

k 1 ехр

и H(t). 2Т

где п - ноj20

50 55

30

35

40

45

мер усилителя (п 1,2,,,,, м); U(t) - напряжение, которое медленно меняют, увеличивая с ) О, с помощью второго генератора 26 пилообразного напряжения, суммируются на сумматоре 20, Такие коэффициенты передачи усилители должны иметь, если квадрат модуля АЧХ фильтров формирователя спектра достаточно точно описывается гауссовой кривой

, V 1 Г (( -ч) k.M -2Т

где /i - величина, характеризующая

энергетическую пшрину полосы спектра

В случаях, когда квадрат модуля АЧХ формирующих фильтров описывается кривой, отличной от гауссовой, нужно использовать другие формулы.

Появление в момент t отрицательных значений, выявляемых с помощью знакочувствительного вентиля 28, может служить признаком вьшолнения равенства U;j (t ,) ft,.. Б этот момент ключи 21 и 27 открываются и через ключ 27 значение ) , проходит в вычислительное устройство 23 и программно-управляющее устройство 24, а через ключ 21 сигнал с выхода сумматора 20 поступает .на запоминающее устройство 22, которое запоминает выборки значений сигнала на вы513

ходе сумматора 20. Эти выборки обновляют каждый период Т, для чего на запоминающее устройство 22 подаются также синхроимпульсы, получаемые с помощью дифференцирующей цепи 25 из напряжения первого генератора 8 пилообразного напряжения. Вычислительное устройство 23 вычисляет параметры Шо,, /5,, k, т.е. частоту, ширину полосы пропускания и коэффициент передачи первого канала формирователя спектра и передает их в программно-управляющее устройство 24

Таким образом, программно-управляющее устройство 24 в этот момент имеет информацию о k, uio,, /i,- Оно преобразует ее в форму, необходимую для управления, и устанавливает на первом из N фильтров 3 параметры (J, и /,, , а у первого из N регулируемых усилителей 4 - коэффициент передачи, равный k, устанавливает первый из N первых ключей 2 в положение «, первый из N вторых ключей 5 - также в положение а.. Таким образом включают первый канал формирования в тракт между канальным генератором 1 шума и сумматором 6. Это эквивалентно вьщелению из формируемого спект

ра первой из составляющих его компонент. Следовательно, закон изменения амплитуды синусоидального сигнала, вырабатываемого генератором 9, от частоты (времени) видоизменяется после прохождения сигнала через фильтр 3 и усилитель 4. Видоизменяется также сигнал на выходе аналогового делителя 16.

Все сказанное относится к формированию всплесков заданного спектра ши- рокополосной случайной вибрации. При появлении узкого провала в спектре блок 29 определения минимумов вьщает одиночный импульс, который сужается до нескольких наносекунд устройст- вом - формирователем 30 одиночного импульса с На выходе последнего образуются импульсы, местоположение которых на временной оси ТО,Т соответствует местоположению минимумов спектра Сф(ы). Временные интервалы между импульсами измеряются измерителем 31 временного интервала и передаются в вычислительное устройство 23, где вычисляются полоса ju , коэффициент k, передачи и средняя частота Ыр, соответствующей . отрицательной компоненты. Полученные зна

Q

.

5

5

16

чения параметров i-ro канала формирователя программно-управляющее устройство 24 устанавливает и с помощью первых 2 и вторых 5 ключей включает этот канал в вибротакт через сумматор 6, что эквивалентно вьщелению из формируемого спектра i-й отрицательной компоненты, составляющей СфСш).

I

Далее процесс настройки многократно повторяется, пока не будет достигнута заданная точность формирования, т.е. все N фильтров не окажутся настроенными После этого программно- управляющее устройство 24 подключает через ключи 2 на входы каналов, формирующих положительные компоненты (всплески), канальные генераторы 1 шума, а каналы, формирующие отрицательные компоненты (узкие провалы) , с помощью ключей 2 и 5 включает между соответствующими блоками 7 вычитания, в результате чего на выходе (Ы+1)-й схемы вычитания 7 формируется сигнал со спектром G(w), который необходимо было сформировать, чтобы на выходе вибратора 14 действовала вибрация с заданным спектром G(at) ,

Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет расширить класс энергетических спектров воспроизводимой вибрации за счет воспроизведения спектров как с узкими всплесками, так и с узкими провалами.

Формула изобретения

Устройство для испытания на случайные вибрации по авт.св. № 1073592, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет расширения класса энергетических спектров воспроизводимой вибрации, оно снабжено последовательно соединенными блоком определения минимумов, вход которого соединен с выходом делителя, формирователем одиночного импульса и измерителем временного интервала, синхровход которого соединен с выходом дифференциатора, а выход - с информационным входом управляюще-вы- чйслительного блока, а вычитатель содержит последовательно соединенных блоков вычитания, где N - чис71384991 . 8

ло каналов формирователя спектра,первого ключа соответствующего канапервый ключ каждого канала имеет до-ла, а вторые входы с второго по

полнительный вход, а второй ключ каж-(N+l)-й блоков вычитания соединены

дого канала - дополнительный выход,соответственно с дополнительными вывыход с первого по N-й блоков вычита-ходами вторых ключей с первого по

НИИ соединен с дополнительным входомN-й каналов