Устройство для виброиспытаний Советский патент 1988 года по МПК G01M7/00 

со |

Ч

СО

Изобретение относится к виброиспытательной технике и может быть использовано для испытаний изделий.

Цель изобретения - повышение производительности и информативности виброиспытаний за счет исключения избыточной информации в нерезонансных областях.

На чертеже приведена структурная схема устройства для виброиспытаний,

Устройство содержит управляемый генератор - 1 с блоками компрессии и развертки частоты, первый 2 и второй 3 гетеродинные сопровождающие фильтры, управляющие входы которых подключены к первому выходу генератора Г, регистратор 4, усилитель-ограничитель 5, входом подключенный к первому выходу генератора i, последовательно соединенные усилитель 6 мощности и вибратор 7, первый 8 и второй 9 вибропреобразователи, размещенные соответственно на вибраторе 7 и испытуемом изделии 10, первый согласующий усилитель 11, включенный между перг вым вибропреобразователем 8 и входом первого сопровождающего фильтра 2, фазовый детектор 12, входы которого подключены к выходам сопровождающих фильтров 2 и 3, второй согласующий усилитель 13, включенный между вторым вибропреобразователем 9 и входом второго сопровождающего фильтра 3, детектор 14 абсолютной величины, включенный на выходе .фазового детектора 12, аналоговый перемножитель 15 входы которого подключены к выходу детектора 14 абсолютной величины и к выходу блока развертки частоты генератора 1, преобразователь 16 напряжение-частота, включенный на выходе перемножителя 15, интерполятор 17, выход которого подключен к входу блока развертки частоты генератора 1, первьй реверсивный счетчик 18, первый цифроаналоговый преобразователь 19, включенный между выходом счетчик 18 и входом интерполятора 17, второй Ц1 роаналоговый преобразователь 20, второй реверсивный счетчик 21, выход которого подключен ко входу аналого- цифрового преобразователя 20, формирователь 22, вход которого подключен к выходу нулевого состояния счетчика 21, триггер 23 режима и триггер 24 реверса, входы сброса которых подключены к выходу формирователя 22, элемент ИЛИ 25, первый мультиплек

0

5

0

5

0

5

0

5

сор 26, первый ключ 27, вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя 5, а выход - к информационному входу первого мультиплексора 26, управляемый усилитель 28, включенный между первым сопровождающим фильтром 2 и управляющим входом генератор 1, первый компаратор 29, блок 30 опорного напряжения, детектор 31 нуля, вход которого подключен к выходу фазового детектора 12, а выход - ко Ьходу установки триггера 23, второй ключ 32, второй компаратор 33, выход которого подключен к входу ключа 32, а второй мультиплексор 34, информационный вход которого подключен к выходу преобразователя 16, управляющий вход подключен к выходу второго ключа 32, а выходы подключены соответственно к вычитающему входу счетчика 18 и входу элемента ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 обеспечивает разверт- ку частоты электрического сигнала, пропорциональной величине напряжения на. соответствующем его входе. После усиления усилителем 6 этот сигнал преобразуется вибратором 7 в механические колебания стола с установленным на нем изделием 10, Уровень воздействия, преобразуемый вибропреобразователем 8 в электрический сигнал, стабилизируется по цепи согласующий усилитель 11 - гетеродинный сопровождающий фильтр 2, предназначенный для селекции основной гармоники- управляемый усилитель 28, коэффициент усиления которого в исходном состоянии равен единице, - блок компрессии генератора 1, Уровень отклика изделия 10 на приложенное воздействие преобразуется вибропреобразователем 9 в электрический сигнал, который через согласующий усилитель 13 и гетеродинный сопровождающий фильтр 3 поступает на регистратор 4, где ф1-1К- сируется,

В режиме поиска резонансной частоты в области, далекой от резонансной, развертка частоты осуществляется со скоростью, максимальной для виброиспытательной системы. Это достигается за счет того, что в этой области сдвиг фаз колебаний вибростола и Отклика далек от , а значит, сигнал на . выходе фазового детектора 12 и, следовательно, перемножителя

15 максимален. При этом импульсы с выхода преобразователя 16 напряжение-частота, поступающие через мультиплексор ЗА и элемент 25 ИЛИ па вход Суммирования счетчика 18 увеличивают его состояние, а следовательно, и величину напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 19, поступающего через интерполятор I7 (с целью исключения скачков) на вход блока развертки частоты генератора 1. Скорость развертки пропорциональна фазовому сдвигу от Iftf2 и текущему значению частоты. При подходе к резонансной области сдвиг фаз колебаний вибростола и отклика приближается к Я/2, а сигнал с выхода фазового де- .тектора 12 - к нулю, что вызьшает замедление развертки вплоть до полной ее остановки при достижении сдвигом фаз величины jT/2, так как в этом случае нуль с выхода фазового детектора 12 через детектор 14 абсолютной

Увеличение уровня воздействия про- дол,жается, пока .уровень отклика не достигнет предельного значения, устанавливаемого блоком 30 опорного напряжения. При этом сигнал с компаратора 29 устанавливает триггер 24 реверса.

В режиме реверса уровень с выхода триггера 24 реверса переключает мультиплексор 26 на вычитающий вход счетчика 21 и уровень воздействия убьюа- ет до исходного значения. При этом счетчик 18 возвращается в состояние,

соответствующее резонансной частоте для малых колебаний, а счетчик 2) - в нулевое, что вызьшает появление соответствующего уровня на его выходе нулевого состояния, по которому

формирователь 22 вырабатывает импульс сброса триггеров 23 и 24, переводящий - пройдя через элемент ИЛИ 25 - счетчик 18 в состояние, соответствующее зарезонансной области, а все

Изобретение относится к виброиспытательной технике и может быть ис- пользоваяо для испытаний изделий в резонансном режиме. Цель изобретения - повышение производительности и информативности испытаний - достигается за счет rorof что нелинейные свойства испытуемого изделия исследуются непосредственно и только в резонансной области, а также за счет исключения избыточной информации в нерезонансных областях. С помощью генератора I обеспечивается развертка частоты сигнала, управляющего вибратором 7. Уровень возбуждения стабилизируется цепью усилитель II - фильтр 2 - управляемый усилитель 28. С помощью блоков 15, 16, 18, 19, 32, 34 осуществляется поиск резонансных часто -, после нахождения которых вырабатывается сигнал управления регистратором 4, 1 ил. сл

величины устанавливает ; нулевой уро- 25 устройство - в режим поиска следую- вень на выходе аналогового перемножи- щей резонансной частоты.

теля 15 по соответствующему входу, и Поступление импульсов на счетчик 18 прекращается, В этот момент нуль- детектор 31 формирует сиг нал, устанавливающий триггер 23 режима в единичное состояние.

В режиме резонанса уровень с выхода триггер 23 режима открывает ключи 27 и 32, Открытие ключа 27 вызьшает поступление импульсов, формируемых усилителем-ограничителем 5 через мультиплексор 26, на суммирующий вход счетчика 21, что увеличивает его состояние, а следовательно, величину сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя 20, Рост управляющего сигнала уменьщает коэффициент передачи управляемого усилителя 28 в цепи компрессии, а значит, вызьгоает увеличение уровня воздействия на столе вибратора 7, С увеличением амплитуды колебаний вследствие нелинейности изделия 10 происходит смещение резонансной частоты от первоначального значения, соответствующего малым Колебаниям, что вызывает изменение фазового сдвига. Если характеристика изделия жесткая, то значение резонансной частоты с ростом амплитуды возрастает и фазовый сдвиг принимает значение, меньщее.Г1/2, что вызьшает подстройку устройства на резонанс аналогично предыдущему режиму.

0

5

0

5

0

5

При настройке на следующую резо- нансную частоту цикл работы устройства повторяется.

При этом достигается повышение производительности испытаний, так как нелинейные свойства испытуемого изделия исследуются непосредственно и только в резонансной области, а в нерезонансньгх развертка осуществляется с максимально допустимой для данной виброиспытательной системы скоростью.

За счет исключения избыточной информации в- нерезонансных областях и представления зависимости исследуемых свойств непосредственно в виде, исключающем необходимость дополнительной обработки, например, анализа кривых АХЧ, полученных при разных уровнях вибровоздействия, повышается информативность испытаний.

Формула изо-бретения

Устройство для виброиспытаний, содержащее управляемый генератор, первый и второй.гетеродинные сопровождающие фильтры, управляющие входы которых подключены к первому выходу генератора, последовательно соединенные усилитель мощности, подключенный входом к второму выходу генератора, и вибратор, первый и второй вибропреобразователи, первый из которых раз5

мещен на вибраторе,-а второй располагают на испытуемом изделии, первый и второй согласующие усилители, включенньте между выходами соответствующих вибропреобразователей и входами сопровождающих фильтров, фазовый детектор, входы которого сое- динены с выходами сопровождающих

ФНльтров, детектор абсолютной величи-(о ом опорного напряжения, подключен- нн и детектор нуля, входы которых подключены к выходу фазового детектора, аналоговый перемножитель, первый вход которого соединен с выходом детектора абсолютной, величины, а вто- j- рой вход - с выходом блока развертки частоты генератора, преобразователь напряжение - частота, вход которого по{дкл1очен к выходу перемножятеля, последовательно соединенные ревер- 20 СИ0НЫЙ счетчик, первый цифроаналого- вы преобразователь и интерполятор, вьЬсод которого подключен к входу блока развертки генератора, усилитель- ограничитель, вход которого соединен 25 с первым выходом генератора, первый ключ и регистратор, синхронизирующий вход которого подключен к первому генератора, а информационный вход к выходу второго сопровождаю- эп фильтра, отлича. ющееся .те4, 4то с целью повышеии я произво™ ди- ельности и информативности вибро- . испытаний,-ОНО снабжено управляемым усилителем, вход которого соединен с выводом первого сопровождающего 35

фндьтра, а.выход - с управляющим вхо- доЦ генератора, последовательно сое- ; ди енными первым мультиплексором.

ным к второму входу первого компарато ра, триггером реверса, вход установки которого соединен с выходом первого компаратора, а выход - с входом управления первого мультиплексора, триггером режима, вход установки которого соединен с выходом детектора нуля, а выход - с управляющим входом первого ключа, информационный вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя , формирователем, вход которого подключен к выходу нулевого состояния второго счетчика, а выход - к входам сброса триггеров, и последовательно соединенными вторым компаратором, входы которого соединены с выходами детектора абсолютной величины и фазового детектора вторым ключом, управляющий вход которого соединен с выходом триггера режима, вторым мультиплексором, управляющий вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение - частота, и элементом ИШ, второй вход которого соединен с выходом формирователя, а первый выход подключен к суммирующему входу первого счетчика, вычитающий вход которого подключен к второму выходу второго мультиплексора.

вход которого подключен к выходу первого ключа, вторым реверсивным счетчиком и вторым цифроаналоговым преобразователем, выход которого подключен к управляющему входу управляемого усилителя, первым компаратором, первый вход которого-подключен к выходу второго сопровождающего фильтра, опорного напряжения, подключен-

ным к второму входу первого компаратора, триггером реверса, вход установки которого соединен с выходом первого компаратора, а выход - с входом управления первого мультиплексора, триггером режима, вход установки ко. торого соединен с выходом детектора нуля, а выход - с управляющим входом первого ключа, информационный вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя , формирователем, вход которого подключен к выходу нулевого состояния второго счетчика, а выход - к входам сброса триггеров, и последовательно соединенными вторым компаратором, входы которого соединены с выходами детектора абсолютной величины и фазового детектора вторым ключом, управляющий вход которого соединен с выходом триггера режима, вторым мультиплексором, управляющий вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение - частота, и элементом ИШ, второй вход которого соединен с выходом формирователя, а первый выход подключен к суммирующему входу первого счетчика, вычитающий вход которого подключен к второму выходу второго мультиплексора.