Устройство для измерения декремента колебаний в системах с турбулентным трением Советский патент 1988 года по МПК G01N19/00 

со со о:

Изобретение относится к специализированным устройствам для измерения динамических параметров процесса свободных затуханий в системах с турбулентным трением и может быть использовано, например, при диагностике и ресурсных испьп аниях амортизирующих и демпфирующих устройств. Цель изобретения - повышение точности путем уменьшения динамической составляющей методической погрешности. Устройство содержит блоки 1, 2 выборки и хранения, компаратор 3, инвертор 4, инвертирукщий сумматор 5, вычитатель 6, делитель 7, одновибраторы 8, 9, 10, 11, RS-триггер 12, ключи 13, 14, вход 15, выход 16. Поставленная цель достигается привязкой момента измерения ординат колебания к моменту перехода ординаты через ноль за счет введения в устройство компаратора 3, инвертора 4, инвертирующего сумматора 5, одновибраторов 8, 9, 10, 11, RS-триггера 12, ключей 13, 14 и делителя 7. 2 ил. (Л

tfK/e.f

Изобретение относится к специализированным устройствам для измерения ; динамических параметров свободных колебаний в нелинейных системах с турбулентным трением и может быть использовано, например, при диагностике и ресурсных испытаниях гидро- и пневмодемпферов, а также для оценки ..

внутреннего трения в конструкционных

материалах.

Цель изобретения - повьппение точности путем уменьшения динамической |составляющей методической погрешности . На фиг, 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные Диаграммы его работы. I Устройство содержит блоки 1 и 2 iвыборки и хранения, компаратор 3 инвертор 4, инвертирующий сумматор 5, вычитатель 6, делитель 7, одновибра- торы 8 - 11, RS-триггер 12, ключи 13 и 14, вход 15 и выход 16 устройства.

Выход компаратора 3 через последовательно соединенные одновибратором 10 и 11 подключен к R-входу RS-триг- гера 12, прямой выход которого подключен к управляющему входу ключа 14.

Устройство работает следукицим об- разом.

На вход 15 устройства поступает сигнал Y(t), представляющий собой затухающие по гиперболе гармонические колебания (фиг. 2), возбужденные в

исследуемой системе:

Ttsv« -

где S - показатель затухания в системе;

U) - частота колебаний; АО, Va амплитуда огибающей и фаза колебаний, соответствующие моменту . В моменты t, t j tn+T/2, t +i

h+i

+T/2 и т.д. равенства нулю ординат Колебаний |,У„+ Y „4. . .0 сигнал, поступающий с выхода компаратора 3, изменяется указанным на фиг.2а образом ( период колебаний). Одновибраторы 8-11 формируют им- пульсы с задержкой на время +,- и .. и т.д.

Рассмотрим работу устройства начиная с момента t „. В этот момент ордината колебаний равна нулю (Y ,0). Че- рез время задержки 2 , которое выбирают по соотношению , (т.е. в момент времени ,,+C), на управляю

o

- 0

5

«

35

40

45

50

55

щий вход блока 1 выборки и хранения и S-вход RS-триггера 12 поступает сигнал, который обеспечивает запись в блок 1 и появление на выходе сумматора 5 значения ординаты колебаний г О (фиг, 2г,е). Полярность записанного сигнала - положительная. В следующий момент равенства нулю ординаты колебаний (момент t „+ ) изменение сигнала на выходе компаратора 3 вызывает через время задержки импульс записи в блок 2 и переустановки триггера 12. В результате в, блок 2 записывается, а на выходе сумматора 5 появляется значение ординаты колебаний Y о+з соответствующее моменту . Полярность записанного сигнала - отрицательная. Таким образом, начиная с момента на оба входа вычитателя 6 поступают .сигналы: на первый вход - Y :, , на второй - Y(,+5 причем разностной полярности и tY, | lYn.jt , так как процесс колебания затухающий. С выхода вычитателя 6 на первый вход делителя 7 поступает сигнал -2(Y „,+Y п+з) . На второй вход делителя 7 в рассматриваемом цикле измерения, т.е. в интервале h+s поступает сигнал Y j отрицательной полярности. С выхода делителя 7 снимается сигнал

. „Yn-fi+Yh+j и.,-2-------,

значение которого сохраняется на выходе устройства в течение интервала времени tt ,., ,t в+у , причем Y д+,-ь +Yh+3 t следовательно, ии- О.

Через время t после следующего момента t равенства нулю ординаты колебаний (Y ц 0) , т.е. в моменты t f, ,„. + Р, в блок 1 записьшается, а на выходе сумматора 5 появляется значение ординаты колебаний Y j , причем 0.

С момента . (в течение интервала времени ,t „,1) с выхода блока 1 на первый вход вычитателя 6 подается сигнал Y.j , а с выхода блока 2 на второй вход вычитателя 6 - сигнал Yftfj отрицательной полярности (Y,), причем |Yt,+jl7|Yh4sl , так как процесс колебаний затухающий. С выхода вычитателя 6 на первый вход делителя 7 поступает сигнал положительной полярности -2 (Y ,5-t-Yj j), так как Y(,+i пн второй вход делителя 7 в данном цикле измерения

поступает сигнал ,+5 0. Следовательно, с выхода делителя 7 снимается положительный сигнал h+s+Ynts

н+3

-2h+5

значение которого сохраняется на выходе устройства в течение последующего интервала времени .. Очевидно, что и в этом случае «/ n+j O,

Аналогично можно показать, что в следующие интервалы времени ,

th, tnMi3« т.д. на выходе устройства присутствуют сигналы соответственно :

л ;,Yh+5 . л Yn+i b+j- V ti V

I H+

и т.д.

Таким образом, на вькоде устройства формируется сигнал, пропорциональный отношению суммы двух измеренных последовательно одна за другой ординат колебаний Yj и YJ+., к значению последующей из них Y., . Измерение ординат колебаний Y-, осуществляется через время задержкиt после соответственно i-ro и (i+1) то пересечения колебаний оси времени:

/. 2XLlXilL.

Y Hi

Последующее .значение ординаты колебаний Y +i в одном цикле измере- ния декремента колебаний служит пре- дьщущим значением ординаты колебаний Y в следующем цикле. Поэтому измерение декремента колебаний происходит непрерывно за время, равное половине периода колебаний. На выходе устрой10

15

20

Устройство для измерения декремента колебаний в системах с турбулентным трением, содержащее два блока выборки и хранения, вычитатель, информационные входы блоков выборки и хранения объединены и являются вхо дом устройства, выходы первого и вто рого блоков выборки и хранения подключены соответственно к прямому и инверсному входам вычитателя о т л и ч а ю- щ е - с я тем,что,с целью повышения точности в него введены компаратор,инвертор, четьфе одновибратора,К5-триг- гер, два ключа, инвертирукяций сумматор и делитель, вход устройства через компаратор подключен к входу инвертора, выход которого через последовательно соединенные первый и второй одновибраторы подключен к входу управления первого блока выбор

25 ки и хранения и S-входу RS-триггера прямой и инверсный выходы которого подключены к входам управления соответственно первого и второго ключей, . выходы которых подключены к входам

., инвертирующего сумматора, выход кото рог о подключен к первому делителя, выход которого является выходо устройства, выход компаратора через последовательно соединенные третий и четвертый одновибраторы подключен к

35 R-входу RS-триггера и входу управления второго блока выборки и хранения, выходы первого и второго блоков выборки и хранения подключены к информационным входам соответственно втоства сигнал, соответствующий измерен- рого и первого ключей, выход вычита- ному значению декремента колебанийтеля подключен к второму входу делив данном цикле измерения, сохраняет-теля.

СИ в течение времени, равного половине периода колебаний. Формула изобретения

Устройство для измерения декремента колебаний в системах с турбулентным трением, содержащее два блока выборки и хранения, вычитатель, информационные входы блоков выборки и хранения объединены и являются входом устройства, выходы первого и второго блоков выборки и хранения подключены соответственно к прямому и инверс, ному входам вычитателя о т л и ч а ю- щ е - с я тем,что,с целью повышения точности в него введены компаратор,инвертор, четьфе одновибратора,К5-триг- гер, два ключа, инвертирукяций сумматор и делитель, вход устройства через компаратор подключен к входу инвертора, выход которого через последовательно соединенные первый и второй одновибраторы подключен к входу управления первого блока выборки и хранения и S-входу RS-триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к входам управления соответственно первого и второго ключей, выходы которых подключены к входам

инвертирующего сумматора, выход кото- рог о подключен к первому делителя, выход которого является выходом устройства, выход компаратора через последовательно соединенные третий и четвертый одновибраторы подключен к

R-входу RS-триггера и входу управления второго блока выборки и хранения, выходы первого и второго блоков выборки и хранения подключены к информационным входам соответственно второго и первого ключей, выход вычита- теля подключен к второму входу делиi t