Способ контроля спектра случайной вибрации и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к вибрационным испытаниям, а именно к способам и устройствам для контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе.

Целью изобретения является повышение точности контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибро- возбудителе, путем представления его результатов в виде функций спектра ) в каждой т-й контрольной точке испытуемого объекта.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для осуществле ния способа контроля спектра случайной вибрации.

Устройство состоит из последова тельно соединенных формирователя 1 спектра и усилителя 2 мощности, вы- ход которого подключен к первому неподвижному контакту переключателя 3 на два положения, подвижный контакт которого подключен к входу вибровозбудителя 4, на,столе которого уста- новлено М вибродатчиков 5i (), каждый из которых подключен к информационным входам первого коммут.ат6ра 6, выход которого соединен с входов параллельного анализатора 7 спектра, Выходы параллельного анализатора 7 спектра подключены через второй коммутатор 8 к входу блока 9 вычисления и управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключе ны к соответствующим входам синтезатора 10 часто т, второго коммутатора 8, индикатора 11 и первого коммутатора 6, при этом выход синтезатора 10 частот подключен к второму неподвиж- .ному контакту переключателя 3.

Способ контроля спектра случайной вибрации осуществляется в устройстве .следующим образом.

Из априорных/данных об измеряемом

спектре выбирают рабочий диапазон частот 4 Л и шаг h, с которым необходим получить выборки функции С(Ю энергетического спектра мощности. По не- .обходимому количеству отсчетов N

%

функции GGl) ( при равномерных

отсчетах на всем рабочем диапазоне частот пересчитывают необходимое количество каналов анализатора 7 спектN

ра , где М - количество вибродатчиков 5.

; Q

5

0

5

В блок 9 вычисления и управления с его внешнего устройства вводят значение шага Ь и частот Яь , на которых необходимо вычислить отсчеты G, и параметры анализатора 7 спектра. Устройство имеет два режима: настройки и измерения.

В режиме настройки на входы каналов анализа с помощью переключателя

3(положение II) через вибровозбудитель 4, вибродатчики 5 и коммутатор 6 подключается выход синтезатора 10 частот, сигналы которого представляют собой последовательно формируемые гармонические колебания

с частотамиЯ, программно задаваемыми блоком 9 вычисления и управления. Вибротракт вход вибровозбудителя

4- выход вибродатчика 5 в соответствии со своей АЧХ пропускает гармонические сигналы с входа на выход. Постоянство и равенство между сЬбой амп литуд входных гармонических сигналов позволяют по их откликам на выходе вибротрактов судить об АЧХ последних С выходов вибродатчиков 5 гармонические колебания поступают на соответствующие входы первого коммутатора 6, который последовательно опрашивает все М бибродатчиков 5. Управление работой первого коммутатора 6 осуществляется блоком 9 вычисления и управления. Выходной сигнал первого коммутатора 6 разделяется на 1 полосовых сигнала: с помощью анализатора 7 спектра за счет высокой прямоугольности АЧХ его 1 полосовых анализируницих фильтров.

Последовательность работы устройства в режиме настройки следующая. Синтезатор 10 частот формирует гармонический сигнал на частоте Я.,, которая является самой нижней частотой отсчета спектра. При этом первый коммутатор 6 подключает выход первого вибродатчика 5 () к входу анализа- затора 7 спектра, а второй коммутатор В, также управляемый от блока 9 вычисления и управления, подключает выход первого канала анализа () анализатора 7 спектра к входу блока 9 вычисления и управления. Получаемый при этом отклик на выходе первого канала анализа в виде некоторого постоянного напряжения характеризует коэффициент передачи (, , ) вибротракта вход вибровозбудителя 4 - выход первого вибродатчика 5 на частоте Л,. ,Это зна 1ение коэффициента (С), называемого отсчетом, заносится в память блока 9 вычисления и управления. После этого первый коммутатор 6 подключает выход второго вибродатчика 5 () к входу анализатора 7 спектра. При этом выход первого канал анализа () анализатора 7 спектра попрежнему подключен к входу блока 9 вычисления и управления и в его памят заносится значение коэффициента передачи (, , , ) вибротракта вход вибровозбудителя 4 - выход второго вибродатчика 5 на частоте Я. Таким образом осуществляется измере- мне и занесение в память блока 9 вычисления и управления соответствующих коэффициентов передачи (отсчетов) на частоте ,Я по всем М вибродатчикам 5. Затем синтезатор 10 частот формирует гармонический сигнал на частоте Л () и процесс измерения коэффициентов передачи на этой частоте по выходам всех вибродатчиков 5 повторяет- ся. При равенстве .р-, где , - верхняя частота i-й полосы, на которой требуется определить отсчет спектра (в данном случае ), после осуществления измерения отсчетов АЧХ вибродатчиков по всем М вибродатчик.ам 5 и занесения их значений в память блока 9 вычисления и управления с : второго выхода этого блока поступает сигнал на управляющий вход второго коммутатора 8, который подключает выход второго канала анализа () анализатора 7 спектра к входу блока 9 вычисления и управления.

Далее процесс измерения соответст- вующих отсчетов С „„ АЧХ вибротрактов для по всем М вибродатчикам 5 повторяется. Одновременно при переключении второго коммутатора 8 () и измерении отсчетов С i вибро- трактов для данной полосы осуществляется вычисление элементов матрицы . Таким образом, режим настройки заканчивается измерением N отсчетов С„„,АЧХ вибротрактов по выходам всех М вибродатчиков 5 и вычислением соответствующих элементов матрицы

mni

В режиме измерения на входы каналов анализа с помощью переключателя 3 (положение I) через вибровозбудитель 4, вибродатчики 5 и первый коммутатор 6 подключается выход усилителя 2 мощности, выходным сигналом

5 0

0 5 0

g

5

которого является широкополосный случайный сигнал. Последовательног.ть работы устройства в режиме измерения следующая. Первый коммутатор 6 под-. ключает выход первого вибродатчика

5к входу анализатора 7 спектра. При этом одновременно на выходах всех 1 каналов анализа (через соответствующее время анализа Т) появляются отклики, величина которых равна дисперсиям D случайных сигналов в соответствующих полосах частот. Второй коммутатор 8 поочередно подключает выходы анализатора 7 спектра к входу блока 9 вычисления и управления, в память этого блока заносятся соответствующие значения дисперсий D . (для ). После этого первый коммутатор

6подключает выход второго вибродатчика 5 к входу анализатора 7 спектра

(И процесс измерения и занесения в память значений дисперсий Т(„ () повторяется. После занесения в память блока 9 вычисления и управления значений дисперсий D . (), соответствующих последнему вибродатчику 5, осуществляется рещение систем линейных уравнений относительно отсчетов С„ для каждой 1-й полосы отдельно.

По окончанию рещения I систем линейных уравнений получаются N значений отсчетов G спектра на входе вибровозбудителя 4. Затем по полученным значениям С„, хранимых в памяти блока 9 вычисления и управления,и измеренным в режиме н астройки отсчетам АЧХ получают спектр случайной вибрации в виде непрерывной функции G(Sl) в каждой т-й контрольной точке объекта испытания или стола вибровозбудителя 4. На индикатор 1 1 по селанию оператора можно вывести спектр случайной вибрации в любой контрольной точке. Также по желанию оператора можно произвести усреднение спектров, по всем М контрольным точкам, при этом в отличие от известного устройства усредненный спектр.также получается в виде непрерывной функции.

Таким образом, устройство для осуществления способа контроля спектра случайной вибрации позволяет получить оценки спектра в т-х контролируемых точках в виде непрерывной функции, т.е. отсутствует погрешность смещения, кроме того, это достигается без усложнения анализирующей части аппаратуры за счет использования естественной частотной избирательности вибрационных траятов-, присущей различным точкам контроля на столе вибровозбудителя .

Формула изобретения 1. Способ контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе, заключаклцййся в тбм, что разбивают спектр случайной сигналов, получаемых в М контрольных точках из делил, на I полосовых случайных сигналов и измеряют их дисперсии, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности контроля спектра случайной вибрации, в диапазоне рабочих частот л Л предварительно формирую гармонические сигналы и для каждой i-й полосы измеряют М отсчетов амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) с входа вибровозбудителя на выходе каждой контрольной точки на частотах , на которых необходимо получить отсчеты спектра, . затем по измеренным дисперсиям полосовых случайных сигналов для М конт

рольных точек и отсчетам

mm

ДЛЯ

2. Устройство для контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на 25 вибровозбудителе, содержащее М вибродатчиков , установленных на столе вибровозбудителя, подключенного к выходу усилителя мощности, выходы которых подключены к соответствующим вхокаядой i-й полосы определяют М отсчетов С,, спектра на входе вибровозбу-дд дам первого коммутатора, выход кото- дителя путем решения линейных уравнений вида

poro подключен к входу параллельного анализатора спектра, отличаю- щ е. е с я тем, что оно снабжено синтезатором частот, блоком управления и вычисления, индикатором, вторым коммутатором и переключателем, при зтом первый неподвижный контакт переключателя подключен к выходу усилителя мощ ности, другой его неподвижный контакт подключен к выходу синтезатора частот, а его подвижный.контакт подключен к входу вибровозбудителя, выходы параллельного анализатора спектра подключены через второй коммутатор к входу блока вычисления и управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к входам синтезатора частот, второго коммутатора, индикатора и первого коммутатора.

N.-1

+ h

mimtii

IG,.K n - I4(i-i) b.

где Dn, - дисперсия полосового случайного сигнала в m-й контрольной точке в 1-й полосе,

ЛП; 51-+ -221Г

3 in - W- ( i- 1)d n ;-nh) 1 2

hin

--CR-V i-1 r

vf

где С

trim

h

п-й отсчет АЧХ со входа вибровозбудителя к контрольной точке в i-M канапе анализа;

шаг, с которым необходимо получить выборки функции С(Я) энергетического спектра мощности; Я - нижняя граничная частота

диапазона частот контролируемого спектра случайной вибрации; SI; - центральная частота i-й

полосы;

йЯ;- ширина i-й полосы пропускания,

затем по полученным значениям Gj и измеренным С „ получают спектральные функции в каждой т-й контрольной точке изделия.

2. Устройство для контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе, содержащее М вибродатчиков , установленных на столе вибровозбудителя, подключенного к выходу усилителя мощности, выходы которых подключены к соответствующим входам первого коммутатора, выход кото-

дд дам первого коммутатора, выход кото-

35

40

45

Sl,

50

poro подключен к входу параллельного анализатора спектра, отличаю- щ е. е с я тем, что оно снабжено синтезатором частот, блоком управления и вычисления, индикатором, вторым коммутатором и переключателем, при зтом первый неподвижный контакт переключателя подключен к выходу усилителя мощности, другой его неподвижный контакт подключен к выходу синтезатора частот, а его подвижный.контакт подключен к входу вибровозбудителя, выходы параллельного анализатора спектра подключены через второй коммутатор к входу блока вычисления и управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к входам синтезатора частот, второго коммутатора, индикатора и первого коммутатора.

Изобретение относится к вибрационным испытаниям, а именно к способу для контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе. Целью изобретения является повышение точности контроля спектра случайной вибрации, имитируемой на вибровозбудителе, путем представления его результатов в виде функций спектра С . (si) в каждой контрольной точке ш испытуемого объекта. Поставленная цель достигается путем определения сформированного спектра на выходе каждого т-го вибродатчика, измерения АЧХ вибротракта с входа вибровозбудителя и измерения дисперсии на выходе анализатора спектра, имеющего ограниченное число каналов, например десять. В режиме настройки с помощью синтезатора 10 частот последовательно формируются гармонические сиглалы на частотах Пр, на которых требуется определить отсчеты спектра в М контролируемых точках. В память блока 9 вычисления и управления заносятся от счеты всех АЧХ вибрационных трактов, которые используются в режиме измерения при вычислении отсчетов спектров путем решения I систем линейных уравнений. Подключение выходов вибродатчиков 5 к входу анализатора 7 спектра и выходов анализатора 7 спектра к входу блока 9 вычисления и управления осуществляется соответственно первым 6 и вторым 8 коммутаторами. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. с iS (Л 4 00 Од