Устройство для формирования спектра случайных вибраций Советский патент 1989 года по МПК G05D19/02 

Изобретение относится к вибрационным испытаниям изделий, а именно к устройствам для формирования спектра случайных вибраций с автоматическим поддержанием заданной спектральной плотности на вибростендах.

Целью изобретения является повышение точности формирования спектра случайных нибраций.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для формирования спектра случайных вибраций содержит парал- лельнъш каналы формирования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора 1 шума, регулируемого усилителя 2, первот-о циркулятора 3, фильтра 4, второго циркулятора 5, второго сумматора 6, второго инвертора 7, первого сумматора 8, первого инвертора 9, выход которого подключен к первому входу второго сумматора 6, выход которого подключен к последовательно соединенным общему сумматору 10, усилите- лю 1 1 мощности ,вибратору 1 2 ,на с,толе которого размеден вибродатчик 13, выход которого соединен с третьим входом второго циркулятора 5 каждого канала формирования и третьим входом второго сумматора 6, последовательно соединенных измерителя 14 дисперсии, вход которого соединен с выходом первого сумматора 8, и блок 13 сравне

СО

о

3149

ЛИЯ, выход которого соедине Н с упретн ляюци1м нходом регулируемого усилителя 2, в,гход которого соединен с вторым входом первого сумматора 8,

При этом фильтр 4 состоит из третьего циркулятора 16, первый вьшод которого является одновременно входом и выходом фильтра 4, а его второй и третий выводы соединены соот- ветственно с входом и выходом узкополосного фильтра 17.

Устройство работает следующим образом .

Сигнал с генератора 1 шума - пер- вый широкополосный сигнал - поступает на регулируемый усилитель 2. С выхода усилителя 2 усиленный в К раз первый широкополосный сигнал поступает на первый вывод первого цирку- лятора 3, с второго вывода которого подается на вход фильтра 4. Вход фильтра 4 является одновременно первым вьшодом третьего диркулятдра 16, с второго вывода которого сигнал по- ступает на вход узкополосного фильтра 17, Последний усиливает компоненты первого широкополосного сигнала на резонансной частоте.

Таким образом, первый узкополос- ный сигнал с выхода фильтра 17 поступает на третий вывод третьего циркулятора 16 и далее через первый вьгеод последнего на первый вьгоод второго циркулятора 5, Так как на резонансно частоте узкополосного фильтра 17 -, сдвига фаз не происходит, то на первом вьшоде второго циркулятора 5 происходит суммирование первого широкополосного сигнала с второго вывода первого циркулятора 3 с узкополосным сигналом с первого вывода третьего циркулятора 16. Так как уровень первого широкополосного сигнала относительно узкополосного сигнала с выход узкополосного фильтра 17 мал, то в дальнейшем их суммарный сигнал будем считать вторым узкополосным сигналом

Таким образом, второй узкополосный сигнал через первый вывод второго циркулятора 5 поступает на второй вьшод циркулятора 5 и далее на второй вход второго сумматора 6, с выхода которого второй узкополосный сигнал попадает на вход общего сумматора 10.

На общем сумматоре 10 происходит его суммирование с друг}тми вторыми узкополосными сиг нллами аналогичных

Q

j 0 5

0 с О с

0

5

О4

каналон формиров пшя. В речультате на выходе общего с тчилторл 10 получается широкополосный сигнал - второй широкополосный сигнал. Затем этот сигнал усиливается ио мощности усилителем 11 мощности. С в,гхода последнего сигнал поступает на вибратор 12, преобразующий входной электрический сигнал в мехлнические колебания, которые, в свою очередь, преобразуются вибродатчиком 13 в электрический сигнал, поступающий на параллельные каналы формирования, которые для сигнала с вибродатчика I3 являются каналами анализа. Так как каналы аналогичны, рассмотрим работу одного канала. Второй широкополосный сигнал с вибродатчика 13 поступает на третий вход второго сумматора 6 и на третий вывод второго циркулятора5 , с первого вывода которого подается на первый вывод третьего циркулятора 16. С второго вывода-последнего второй широкополосный сигнал поступает на вход узкополосного фильтра 17, где осуществляется его фильтрация. На выходе имеем узкополосный сигнал, характеризующий частотную характеристику тракта вибратора - изделие в данной частотной полосе. Третий узкополосный сигнал с выхода узкополосного фильтра 17 поступает на третий вывод третьего циркулятора 16 и далее через первый вьшод третьего циркуля- тора 16 на второй вывод первого циркулятора 3, где осуществляется его суммирование с вторым широкополосным сигналом. Этот суммарный сигнал - четвертый узкополосный сигнал (по аналогии с вторым узкополосным сигналом) поступает через второй вывод первого циркулятора 3 на его третий вьшод и далее на третий вход первого сумматора 8, С выхода последнего четвертый узкополосный сигнал поступает на вход измерителя 14 дисперсии, где измеряется величина мощности сигнала в полосе узкополосного фильтра 17.

С выхода измерителя 14 дисперсии сигнал в виде постоянного напряжения постзтает на блок 15 сравнения, где происходит сравнение сигнала с заданной величиной спектра Gj.. Сигнал рассогласования с выхода блока 15 сравнения поступает на управляющий вход регулируемого усилителя 2, устанавли- 14

кля rpf yeMMt) yprineiib сигнллл нл ег о ныхсдс.

Ямя уст раиснин гнстематпчсско погрешности измсре}1ия из-за попадания певого упкополосно.го сигнллл формировани в тракт измерения второй первого ииркулятора 3 - третий вывод первого пиркулятора 3 - второй вход первого сумматора 8 второй узкопо- лосный сигнал с выхода второго сумматора 6 поступает через второй инвертор 7 на первый вход первого сумматора 8. Таким образом, на первом входе первого сумматора 8 имеем ин- вертированный второй узкополосный сигнал, на третьем входе - первый узкополосный сигнал, на втором входе - первый широкополосный сигнал.

Очевидно, что на выходе первого сумматора 8 произойдет взаимная компенсация суммы первого узкополосного и первого широкополосного сигналов с вторым узкополосным сигналом формирования,

Аналогично происходит компенсация анализируемого сигнала в тракте формирования первый вывод второго цир- кулятора 5 - второй вьшод второго циркулятора 6 - второй вход второго сумматора 9 - второй вход второго сумматора 6. На первом входе второго сумматора 6 имеется инвертируемый четвертый узкополосный сигнал, на

второй входе - третий узкополосный

сигнал, на третьем - второй широкополосный сигнал. На выходе второго сумматора 6 происходит взаимная компенсация этих сигналов.

Таким образом, реализация устройства для формирования спектра случайных вибраций не вызывает принципиальных трудностей, а его использование позволяет проводить вибрационные испытания с высокой точностью формирования требуемого спектра вибраций.

ю15

20 25

30

gg

0

5

О

Формула изобретения

Устройство для формирования спектра случайных вибраций, содержащее параллельные каналы формирования, Каждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора шума и регулируемого усилипеля, фильтра, первого сумматора и последовательно соединенных измерителя дисперсии и блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, а также последовательно соединенные обший сумматор, усилитель мощности и вибратор, на столе которого размещен вибродатчик, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в каждый формирования введены последовательно соединенные первый инвертор, второй сумматор и второй инвертор, выходом связанный с первым входом первого сумматора, выходом соединенного с входами первого инвертора и измерителя дисперсии, а также первый и второй циркуляторы, причем первый вывод первого циркулятора соединен с выходом регулируемого усилителя и вторым входом первого сумматора, второй вывод - с выводом фильтра и первым выводом второго циркулятора, третий вывод - с третьим входом первого сумматора, второй вывод второго циркулятора подключен к второму входу второго сумматора, а третий вывод - к выходу вибродатчика и третьему входу второго сумматора, выходы вторых сумматоров всех каналов соединены с входами общего сумматора,а фильтр выполнен в виде третьего циркулятора, первый вывод которого является выводом фильтра, и узкополосного фильтра, входом связанного с вторым выводом третьего циркулятора, а выходом- с третьим вьшодом третьего циркулятора.

UyL

Изобретение позволяет формировать спектр случайной вибрации с автоматическим поддержанием заданной спектральной плотности на вибростендах. Цель изобретения - повышение точности формирования. Это достигается тем, что в каждом канале формирователя один и тот же фильтр выполняет функции как формирующего, так и анализирующего фильтра. Фильтр выполнен в виде третьего циркулятора, первый ввод которого является одновременном входом и выходом фильтра, а его второй и третий вводы соединены соответственно со входом и выходом узкополосного фильтра на базе обратимого усилителя, вход и выход которого инвариантны. Для компенсации анализируемого сигнала в тракте формирования, а формируемого - в тракте анализа введены соответствующие инверторы и сумматоры

кроме того, введены первый и второй циркуляторы. 1 ил.