Устройство для программных испытаний изделий в автоколебательном режиме Советский патент 1988 года по МПК G01M7/00 

4 О ГО 00 N3

1

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля качества или определения характеристик изделий по значениям частот их резонансных колебаний.

Цель изобретения - снижение потребляемой при испытаниях изделий мош,ности за счет амплитудной стабилизации сигнала треугольной формы, амплитуда которого изменяется исходя из задаваемой величины уровня возбуждения испытуемого изделия.

: На фиг. I представлена функциональ- ная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаг- paMMtji, поясняющие работу отделЕжых уз- лов устройства.

Устройство содержит автоколебательный I контур, включающий соединенные последо- 1 вательно вибродатчик 1, установленный на изделии 2, предварительный, усилитель 3, нелинейный элемент 4, первый реверсивный I мостовой переключатель 5, первый интегра- ; тор 6, двухпозиционный переключатель 7, i усилитель 8 мощности, вибровозбудитель 9 и ; контур регулирования уровня возбуждения, : включающий последовательно соединенные : первый измерительный элемент 10, первый

блок 11 сравнения, к второму входу которого подключен программатор 12, второй интегратор 13 и первый преобразователь 14 напряжения в разнонаправленные токи. Устройство содержит двухполупериодный вы. прямитель 15,масщтабные резисторы 16, 17, i включенные между выходами двухполупе- 1 риодного выпрямителя 15 и второго преобразователя 18 напряжения в разнонаправ- ; ленные токи, управляемый ключ 19, сигнальный вход которого соединен с одним из выходов второго преобразователя 18 напряжения в разнонаправленные токи, выход заземлен, а управляющий вход соединен с выходом нелинейного элемента 4, сумматор

; 20, входы которого подключены к выходам : второго преобразователя 18 напряжения в разнонаправленные токи, а выход соединен со вторы.м коммутируемым контактом двух- позиционпого переключателя 7. Последовательно между выходом первого интегратора 6 и второй диагональю первого мостового реверсивного переключателя 5 включены второй измерительный элемент 21, второй блок 22 сравнения, интегрирующий элемент 23 с ограничением, третий блок 24 сравнения и третий преобразователь 25 на- п ряжения в разнонаправленные токи. К выходу нелинейного элемента 4 подключен вход второго реверсивного переключателя 26, выход которого через третий масщтабный резистор 27 соединен с выходо1М первого интегратора 6 .и со входом нелинейного элемента 4, подключенным через четвертый масщтабный резистор 28 к выходу пред- варительного усилителя 3. Вход второго преобразователя 18 напряжения в разнонаправй

02821

2

ленные токи и второй вход второго блока 22 сравнения подключены к выходу второго интегратора 13, а второй вход третьего блока 24 сравнения подключен к второму выходу программатора 12.

Устройство работает следуюолим образом. Если вибродатчик работает в режиме виброметра (измеряя пере.мещения испытуемого изделия 2) либо в режиме акселерометра (измеряя ускорение испытуемого

10 изделия 2), то необходимо подвижной контакт переключателя 7 установить в нижнее положение. В результате изделие 2 включается в замкнутый автоколебательный контур: вибродатчик 1, предварительный усилитель 3, четвертый масштабный резистор 28,

нелинейный элемент 4, первый реверсивный мостовой переключатель 5, первый интегратор 6, двухпозиционный переключатель 7, усилитель 8 мощности, вибровозбудитель 9. Начальная частота автоколебаний в этом

2Q контуре устанавливается напряжением со второго Выхода программатора 12. В начале работы устройства на выходе интегрирующего элемента 23 с ограничением формируется уровень постоянного напряжения, а на выходе третьего блока 24 сравнения формируется напряжение, равное су.мме напряжений со второго выхода програ.ммато- ра 12 и с выхода интегрирующего элемента 23 с ограничением. Напряжение с выхода третьего блока 24 сравнения преобразуется преобразователем 25 в разнонаправленные токи одинаковой величины. При включении устройства нелинейный элемент 4 устанавливается в одно из д,вух устойчивых состояний, например характеризуемое положительным выходным потенциалом. Это вызы.-с вает поступление на вход первого интегратора 6 через первый реверсивный мостовой переключатель 5 тока преобразователя 25. При этом напряжение на выходе интегратора 6 изменяется по линейному закону в отрицательную сторону до момента,

40 когда напряжение на входе нелинейного элемента 4 изменяет знак и становится отрицательным, тогда происходит переключение нелинейного элемента 4 в другое устойчивое состояние, характеризуемое отрицательны.м выходным потенциалом. Следовательно, че25

45

рез первый реверсивный мостовой переключатель 5 протекает ток на вход первого интегратора 6 и на его выходе напряжение начинает изменяться в положительную сторону до очередного переключения нели5Q нейного элемента 4. Амплитуда треугольных колебаний на выходе первого интегратора 6 регулируется через второй реверсивный мостовой переключатель 26 за счет из.мене- ния величин токов с выхода первого преобразователя 14 напряжения в разнонаправ55 ленные токи, при этом она определяется выходным напряжением второго интегратора 13. Второй измерительный элемент 21 преобразует напряжение Us в сигнал положительнои полярности, величина которого равна амплитуде треугольного сигнала. Поэтому по прошествии периода колебаний сигнал на выходе второго блока 22 сравнения оказывается равным нулю. Испытуемое изделие 2 вобуждается сигналом треугольной формы, который через усилитель 8 мощности прикладывается к входу вибровозбудителя 9.

Для возбуждения автоколебаний в случае, когда вибродатчик 1 работает в режиме велосиметра, измеряя скорость испытуемого изделия 2, необходимо подвижной контакт переключателя /.установить в верхнее положение. В этом случае автоколебательный контур образовывается последовательным соединением вибродатчика 1, предварительного усилителя 3, четвертого масштабного резистора 28, нелинейного элемента 4, первого реверсивного мостового переключателя 5, первого интегратора 6, выпрямителя 15, соединенного через резисторы 16, 17 с сумматором 20, переключателя 7, усилителя 8 и рибровозбудителя 9 с изделием 2. Временные диаграммы на фиг. 2 показывают, что поступающие на вход двухполупериод- ного выпрямителя 15 сигналы треугольной формы преобразуются в треугольные сигналы UBUXIS, UBUXIS удвоенной частоты. К этим сигналам за счет связи выходов выпрямителя 15 с выходом преобразователя 18 добавляется постоянная составляющая, пропорциональная амплитуде Ueuxe треугольных колебаний. Соответствующий выбор величин сопротивлений масштабных резисторов 16, 17 обеспечивает уменьшение амплитуды сигнала UBUXIS, а ключ 19, управляемый сигналом с выхода нелинейного элемента 4, в течение полупериода колебаний ивых4 подключает масштабный резистор 16 к шине нулевого потенциала. В результате суммирования сумматором 20 сигналов Ueuxig, ивых17 с учетом инвертирования формируется сигнал ивых2о, который в установившемся режиме сдвинут по фазе относительно ивыхб на 90°. Поэтому, когда сигналы ивыхз, ивыхц синфазны, (что характерно при измерении скорости испытуемого изделия), в рассмотренном автоколебательном контуре возникают устойчивые автоколебания.

Регулирование амплитуды нагружения испытуемого изделия в соответствии с программой осуществляется после настройки на частоту собственных колебаний с помощью контура регулирования уровня возбуждения. Для этого измеряется амплитуда сигнала с выхода предварительного усилителя 3 с помощью первого измерительного элемента 10. Выходной уровень напряжения с выхода первого измерительного элемента 10 сравнивается с помощью первого блока 11 сравнения с сигнало.м с первого выхода программатора 12. Па выходе блока 11 сравнения формируется сигнал рассогласования, если уровень колебаний испытуемого изделия не

соответствует заданному на данной ступени нагружения. Этот сигнал рассогласования, прикладываемый к входу второго инвертора 13, вызывает изменение выходного напряжения на выходе интегратора 13 и, следовательно, приводит к изменению амплитуды треугольных колебаний на выходе первого интегратора 6 за счет изменения порогов срабатывания нелинейного элемента 4. Переход к следующей ступени нагружения осу0 ществляется за счет изменения величины нагружения на первом выходе программатора 12.

Таким образом, в предлагае.мом устройстве настройка на частоту собственных

г колебаний испытуемого изделия 2 происходит при любом режиме работы вибродатчика 1 за счет амплитудной стабилизации сигнала треугольной формы на выходе первого интегратора 6. Регулирование уровня возбуждения испытуемого изделия 2

0 осуществляется в соответствии с заданной программой путем изменения порогов срабатывания нелинейного элемента 4, а следовательно, и амплитуды треугольных колебаний. Введение в устройство новых элементов

, исключает появление постоянной составляющей в треугольном сигнале на выходе первого интегратора 6, а следовательно, и в выходном сигнале усилителя 8 мощности. В результате уменьшается потребляемая мощность самым энергоноским блоком устрой0 ства - усилителем мощности и исключается возможность перегрузки источников питающего устройство напряжения.

Формула изобретения

Устройство для программных испытаний

с изделий в автоколебательном режиме, содержащее автоколебательный контур, включающий соединенные последовательно вибродатчик, устанавливаемый на изделии, предварительный усилитель, нелинейный элемент, первый реверсивный .мостовой переключатель,

0 первый интегратор, двухпозиционный переключатель, усилитель мощности и возбудитель и контур регулирования уровня возбуждения, включающий последовательно соединенные первый измерительный элемент, f. первый блок сравнения, к второму входу которого подключен программатор, второй интегратор и первый преобразователь напряжения в разнонаправленные токи, а также двухполупериодный выпрямитель, вход которого подключен к выходу первого интеграQ тора, два масштабных резистора, включенные между выходами двухполупериодного выпрямителя и второго преобразователя напряжения в разнонаправленные токи, управляемый ключ, сигнальный вход которого соединен с одним из выходов второго преоб5 разователя напряжения в разнонаправленные токи, выход заземлен, управляющий вход соединен с выходом нелинейного элемента, и сумматор, входы которого подключены к выходам второго преобразователя напряжения в разнонаправленные токи, а выход соединен с вторым коммутируемым контактом двухпозиционного переключателя, отличающееся тем, что, с целью снижения потребляемой при испытании изделий мощности, в него введены второй измерительный элемент, второй блок сравнения, интегрирующий элемент с ограничением, третий блок сравнения, третий преобразователь напряжения в разнонаправленные токи, включенные последовательно между выходом первого интегратора и второй диагональю первого реверсивного мостового переключателя, второй реверсивный мостовой

переключатель, вход которого подключен к выходу нелинейного элемента, выход соединен через третий масщтабный резистор с выходом первого интегратора и с входом нелинейного элемента, подключенным через четвертый масщтабный резистор к выходу предварительного усилителя, вторая диагональ соединена с выходом первого преобразователя напряжения в разнонаправленные токи, вход второго преобразователя напряжения в разнонаправленные токи и второй вход второго блока сравнения подключены к выходу второго интегратора, второй выход третьего блока сравнения подключен к второму выходу программатора.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля качества или определения характеристик изделия по значениям частот их резонансных колебаний. Целью изобретения является снижение потребляемой при испытаниях изделий мощности, которая достигается за счет введения в устройство второго измерительного элемента 21, второго блока 22 сравнения, интегрируюш,его элемента 23 с ограничением, третьего блока 24 сравнения, третьего преобразователя 25 напряжения в разнонаправленные токи и второго реверсивного мостового переключателя 26, что исключает появление постоянной составляющей в треугольном сигнале на выходе первого интегратора 6, а следовательно, и в выходном сигнале усилителя 8 мощности. Настройка на частоту собственных колебаний испытуемого изделия происходит при любом режиме вибродатчика 1 за счет амплитудной стабилизации сигнала треугольной формы на выходе первого интегратора 6. Регулирование уровня возбуждения испытуемого изделия осуществляется в соответствии с заданной программой изменения порогов срабатывания нелинейного элемента 4. 2 ил. i (Л

Sb/X.6

ВшГ5

&t,/xf5

ивь/хГЭ

иВыжи

i BoixZO вм/5

. .Ч х

/X

ХЧ X

/

-/

-/