Устройство для возбуждения ударных импульсов Советский патент 1989 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам, служащим для возбуждения ударных импульсов при динамических испытаниях изделий.

Цель изобретения - повышение точности испытаний при использовании электромеханического силовозбудителя с электрической демпфирующей цепью путем исключения действия на испытуемый объект знакопеременных ускорений после окончания основного ударного импульса.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства для возбуждения ударных импульсов.

Устройство содержит источник 1 питания, батарею 2 конденсаторов, электромеханический силовозбудитель 3, виброизмерительный преобразователь 4, фазочувствительный элемент 5, фа- зоинвертор 6, зарядный ключ 7, первый 8 и второй 9 разрядные ключи, первый 10 и второй 11 элементы НЕ, первый 12 и второй 13 элементы ИЛИ, блок 14 запуска, элемент И 15, знако- чувствительный элемент 16, первый 17 и второй 18 усилители с управляемыми коэффициентами усиления, первый 19 и второй 20 дифференцирующие блоки, сумматор 21, регулируемый пороговый элемент 22, измеритель 23 пиковых напряжений и регулятор Z4, Фазочувствительный элемент 5 осуществляет корреляцию фазы сигнала электрической демпфирующей цепи. Ключи 7-9 находятся в проводящем состоянии только при наличии сигнала на их управляющих входах. Блок 14 запуска может быть выполнен в виде коммутирующего ключа и источника опорного напряжения или представляет собой генератор импульсов Время нахождения ключа в проводящем состоянии или длительност импульса генератора импульсов должна быть не меньше времени срабатывания цепочки ключ 8 - элемент НЕ 10- элемент НЕ 11 - элемент ИЛИ 13. На выходе знакочувствительного элемента 16 сигнал возникает при отрицательном сигнале на выходе блока 20 дифференцирования .

На выходе регулируемого порогового элемента 22 сигнал возникает при уменьшении величины его входного сигнала меньше заранее заданного регулируемого порогового значения. Порог срабатывания элемента 22 пропорцио0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нален величине сигнала на его управляющем входе, коэффициенты усиления усилителей 18 и 19 пропорциональны величинам сигналов на управляющих входах. На выходах регулятора 24 величины сигналов пропорциональны сигналу на выходе измерителя 23 пиковых напряжений.

Выход источника 1 питания через зарядный ключ 7 подключен к входу батареи 2 конденсаторов, выход которой через первый разрядный ключ 8 подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 12, второй вход которого подключен к выходу второго разрядного ключа 9, управляющий вход которого подключен к выходу элемента И 15, один вход которого подключен к выходу первого разрядного ключа 8 через последовательно соединенные дифференцирующий блок 20 и знакочувст- вительный элемент 16, а другой вход элементам 15 подключен к выходу регулируемого порогового элемента 22, вход которого подключен к выходу первого разрядного ключа 8, объединенному с входом первого элемента НЕ 10, выход которого подключен к управляющему входу зарядного ключа 7 непосредственно, а к управляющему входу первого разрядного ключа 8 - через последовательно соединенные второй элемент НЕ 11 и второй элемент ИЛИ 13, к второму входу которого подключен выход блока 14 запуска. Выход первого элемента 12 ИЛИ подключен к входу электромеханического силовозбудителя 3, сигнальный вход второго разрядного ключа 9 подключен к выходу сумматора 21, первый вход которого подключен к выходу виброизмерительного преобразователя 4, установленного на подвижной части электромеханического силовозбудителя 3, через последовательно соединенные фазочувствительный элемент 5, фазоинвертор 6 и первый усилитель 17, а второй вход сумматора 21 подключен к выходу фазоинвертора 6 через последовательно соединенные первый дифференцирующий блок 19 и второй усилитель 18.

Вход измерителя 23 пиковых напряжений подключен к выходу первого разрядного ключа 8, а выход измерителя 23 пиковых напряжений подключен к управляющему входу регулятора 24, выходы которого подключены к управ31474495

ляющим входам усилителей 17 и 18 порогового элемента 22„

Устройство для возбуждения ударных импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии блок 14 запуска отключен, на выходе элемента НЕ 10 есть сигнал, ключ 7 замкнут,

через фазочувствительный элемент 5 и фазоинвертор 6 поступает на входы усилителей 17 и 18, с выхода которых через сумматор 21 поступает на вход ключа -9. Замыкание ключа 9 приводит к образованию замкнутого контура отрицательной обратной связи и демпфированию колебаний подвижной части

Устройство содержит последовательно соединенные источник питания, зарядный ключ, батарею конденсаторов, первый и второй разрядные ключи, первый и второй элементы ИЛИ, электромеханический силовозбудитель с установленным на его подвижной части виброизмерительным преобразователем, блок запуска, управляющий элемент, выполненный в виде элементов НЕ. Устройство снабжено элементом И, знакочувствительным элементом, первым и вторым усилителями с регулируемыми коэффициентами усиления, первым и вторым дифференцирующими блоками, сумматором, регулируемым пороговым элементом, измерителем пиковых напряжений и регулятором. 1 ил.

15

20

25

30

а ключ 8 разомкнут. Батарея 2 конден-JQ электромеханического силовозбудите- саторов заряжается (заряжена) от источника 1 питания. При включении блока 14 запуска ключ 8 замыкается и в обмотку подвижной части виловозбуди - теля 3 подается импульс тока, обусловленный разрядом батареи 2 конденсаторов. При этом на выходе элемента НЕ 10 сигнал отсутствует, ключ 7 размыкается, а замкнутое состояние ключа 8 (даже при отсутствии сигнала с выхода блока 14 запуска) обусловлено наличием сигнала на выходе элемента НЕ 11 и, следовательно, на выходе элемента ИЛИ 13. При достижении напряжением на батарее 2 конденсаторов порога срабатывания порогового элемента 22 на втором элемента И 15 имеется сигнал На первом входе элемента И 15 сигнал возникает при отрицательном сигнале с выхода второго дифференцирующего блока 20, при этом на выходе элемента И 15 возниу кает сигнал.

Одновременно, при достижении напряжением на батарее 2 конденсаторов порога срабатывания элемента НЕ 10, т.е. после прохождения основного ударного импульса тока, на выходе элемента НЕ 10 имеется сигнал, ключ 7 замыкается, а ключ 8 размыкается. Выход источника 1 питания подключается к входу батареи 2 конденсаторов и снова начинается ее заряд, а цепь разряда блокирована разомкнутым состоянием ключа 8.

Так как ключ 9 замкнут, то при отклонении подвижной части электромеханического силовозбудителя 3 от положения устойчивого равновесия еще во время прохождения основного ударного импульса тока, обусловленного разрядом батареи 2 конденсаторов, сигнал с выхода виброизмерительного преобразователя 4 после прохождения

ля Зс

В обмотку подвижной части силовоз будителя 3 подается инвертированное напряжение, пропорциональное величине перемещения подвижной части сило- возбудителя 3, а также инвертированное напряжение, пропорциональное скорости перемещения подвижной части силовозбудителя 3. Первая составляющая создает силу, препятствующую отклонению подвижной части от положения равновесия. Вторая составляюща изменяет характер движения подвижной части электромеханического силовозбу дителя, делая его апериодическим.

В зависимости от увеличения (умень шения) амплитудного значения основного ударного импульса увеличивается (уменьшается) сигнал на выходе измерителя 23 пиковых напряжений, а значит и сигнал на управляющем вкоде регулятора 24. Тем самым пропорционально увеличиваются (уменьшаются) порог срабатывания регулируемого порогового блока 22 и коэффициенты усиления

35 усилителей 17 и 18. Таким образом, колебательный характер переходного процесс исключен при любых отклонениях Амакс подвижной части электромеханического силовозбудителя.

Включение демпфирующей электрической цепи до окончания формирования основного ударного импульса и формирование сигнала отрицательной обратной связд из двух составляющих, одна из -которых пропорциональна перемещению, а другая скорости подвижной части силовозбудителя, приводит к отсутствию знакопеременных силовых воздействий (после окончания основного уда50 рного импульса) на испытуемый объект, а это приводит к повышению долговечности устройства и повышению достоверности результатов испытаний.

40

45

5

0

5

0

Q электромеханического силовозбудите-

ля Зс

В обмотку подвижной части силовозбудителя 3 подается инвертированное напряжение, пропорциональное величине перемещения подвижной части сило- возбудителя 3, а также инвертированное напряжение, пропорциональное скорости перемещения подвижной части силовозбудителя 3. Первая составляющая создает силу, препятствующую отклонению подвижной части от положения равновесия. Вторая составляющая изменяет характер движения подвижной части электромеханического силовозбудителя, делая его апериодическим.

В зависимости от увеличения (уменьшения) амплитудного значения основного ударного импульса увеличивается (уменьшается) сигнал на выходе измерителя 23 пиковых напряжений, а значит и сигнал на управляющем вкоде регулятора 24. Тем самым пропорционально увеличиваются (уменьшаются) порог срабатывания регулируемого порогового блока 22 и коэффициенты усиления

5 усилителей 17 и 18. Таким образом, колебательный характер переходного процесса исключен при любых отклонениях Амакс подвижной части электромеханического силовозбудителя.

Включение демпфирующей электрической цепи до окончания формирования основного ударного импульса и формирование сигнала отрицательной обратной связд из двух составляющих, одна из -которых пропорциональна перемещению, а другая скорости подвижной части силовозбудителя, приводит к отсутствию знакопеременных силовых воздействий (после окончания основного уда0 рного импульса) на испытуемый объект, а это приводит к повышению долговечности устройства и повышению достоверности результатов испытаний.

0

5

Редактор И.Дербак

Техред М.Дидык

Заказ 1884/39Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101

Корректор С.Шекмар