Устройство для определения резонансной частоты объекта Советский патент 1990 года по МПК G01H13/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для опредв ления динамических характеристик объектов.

Цель изобретения - повышение точности измерения резонансной частоты объекта за счет учета скорости кэ- ненения частоты :развертки генератора в противоположных направлениях.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - структурная.

схема блока счета импульсов; на фиг.З - амплитудно-частотные характеристики объекта, поясняющие работу устройства.

Устройство для определения резонансной частоты объекта содержит по- следовательно соединенные блок 1 развертки частоты, генератор 2, регуля- тор 3 амплитуды, усилитель 4, вибро- стенд -5 с установленньм на нем испытуемым объектом 6 и установленными на вйбростенде 5 и на объекте 6 вибсо

QO

сд

ропреобразователями 7 и 8, два согласующих усилителя 9 и 10 и индикатор 11, входами подключенный к выходам соответствующих согласующих усилителей 9 и 10, а входы последних соединены с выходам соответствующих вибропреобразователей 7 и 8. Кроме того, устройство содержит преобразователь 12., входом подключенный к вы- ходу первого согласующего усилителя 9, а выходом - к второму входу регулятора 3 амплитуды; Устройство снабжено также последовательно соединен- нЪми измерителем 13 частоты, первым запоминающим блоком .14, мультиплексором 15, вычислительным блоком 16 и регистратором 17, первый вход мультиплексора 15 соединен с вторым вьрсодом вычислительного бло- ка 16, вторым запоминающим блоком 18 входом соединенным с вых одом измерителя 13 частоты, выходом - с третьим входом мультиплексора 15. с вторым входом которого соединен выход первого запоминающего блока 14, последовательно соединенными первым формирователем 19 импульсов и блоком 20 управления разверткой, выход которого соединен с входом блока 1 разверт ки частоты, вторым формирователем 21 импульсов, входом соединенным с входом первого формирователя 19 импульсов и выходом индикатора 11, второй вход которого соединен с входом измерителя 13 частоты, выход второго. фop fflpoвaтeля 21 импульсов соединен с вторым входом второго запоминающего блока 18, а второй вход первого запоминающего блока 14 соединен с выходом первого формирователя 19 импульсов. Кроме того, устройство со- дepжJiт частотозависимый переключатель 22. вход которого соединен с выходом генератора 2, первый блок 23 счета импульсов, выход которого сое- .динен с четвертым входом мультиплексора 15, первый вход - с первым выходом, частотозависимого переключателя 22, второй блок 24 счета импуль-- сов, выход которого соединен с пятым входом мультиплексора 15, второй вход - с вторым выходом частотозави- симого переключателя 22 первый.вход объединен с вторым входом первого блока 23 счета импульсов, вторым входом первого запоминающего блока 14, входом первого формирователя 19 импульсов и входом блока 20 уп

Q5 20 25 п у

35

40

50

55

,равления разверткой, а третий .вход объединен с третьш входом первого блока 23 счета импульсов и является входом установки нуля, и генератор .25 тактовых импульсов, вьосбд которого соединен с четвертыми входами первого 23 и второго 24 блоков счета импульсов.

Каждый из блоков 23 и 24 счета импульсов образуют элемент ИЛИ 26, RS-триггер 27., элемент И 28 и суммирующий счетчик 29, выход которого является информационным входом мультиплексора 15, а первый вход соединен с выходом элемента И 28, первый вход которого является счетным входом и соединен с выходом генератора 25, тактовых импульсов, а второй вход соединен с выходом RS-триггера 27, S-вход которого является разрешающим входом, а R-вход соединен с выходом элемента ИЛИ 26, первый вход которого является входом остановки, а второй вход объединен с вторым входом суммирующего счетчика 29 и является входом установки нуля.

Устройство работает следующим образом „

По команде Установка нуля обеспечивается исходное состояние элементов блоков, входящих в устройство. Затем блок 1 развертки частоты осуществляет максимально возможное для генератора 2 линейное увеличение частоты с выхода генератора 2, Через регулятор 3 мплитуды .и усилитель .4 мощности сигнал поступает на вибро-: стенд 5 с установленным на нем испытуемым объектом 6. При этом в момент равенства.значення частоты началу частотного диапазона f„ (фиг.З) срабатывает частотозависимый переключатель 22 и на его втором выходе по-; является сигнал, разрешающий отсчет числа импульсов, поступающих на первый вход первого блока 23 счета импульсов с выхода генератора 25 тактовых импульсов. Сигнал с вибропреобразователя 7 поступает через согласующий усилитель 9, и преобразователь 12 на управляющий вход ре гул я - тора 3 амплитуды, образуя- контур стабилизации уровня возбуждения.

Гармонические сигналы с выходов вибропреобразователей / и 8 через согласующие усилители 9 и 10 посту- пают на индикатор 11. В случае совпадения частоты возбуждения с частотой собственного резонанса объекта 6 амплитуда вибрации последнего резко возрастает, а фаза колебаний изменяется на IT/2, что вызывает изменение уровня напряжения на выходе индикатора 11. Однако при большой скорости развертки частоты в районе резонанса амплитуда и фаза колебаний не успевают сразу нарасти до установившегося значения вследствие высокой добротности объектов Поэтому значение резонансной частоты f,, (фиг.З), при котором срабатывает индикатор 11, получается на некоторую величину (Ag,) больше действительного значения f ... При. этом на выходе индикатора 11 изменяется уровень напряжения постоянного тока с высокого на низкий, что вызывает срабатывание первого формирователя 19 i-гмпульсов, который формирует импульс требуемой длительности для введения в запоминающий блок 14 значения частоты fg, с выхода измерителя 13 частоты. Одновременно импульс с {зыхода первого формирователя 19 импульсов поступает на блок 20 управления разверткой, который изменяет направление развертки частоты на обратное, останавливает счет первого блока 23 счета импульсов, в котором фиксируется число импульсов п,, разрешает счет второму блоку 24 счета импульсов, на вход Которого также поступают импульсы с генератора 25 тактовых импульсов. При таком изменении частоты возбуждения также срабатывает индикатор 11, а значение резонансной частоты f 52 оказыв.ается ниже действительного , (фиг.З), Изменение в этом случае напряжения на выходе индикатора 11 с низкого уровня на высокий вызывает срабатывание второго формирователя 2 импульсов, по выходному импульсу которого осуществляется введение во второй запоминающий блок 18 значения частоты дл с выхода измерителя 13 частоты,

Дальне1шее уменьшение частоты до значения,определяющего начало диапазо на,отсчета (ц) вызьшает переключение частотозависимого переключателя 22 и появление импульса на его первом выходе, по которому останавливается счет второго блока 24 счета импульсо и фиксируется число импульсов п.

Так как скорость развертки частот генератора 2 в прямом и обратном

направлениях различается, то величина смещения максимума Д F,( ) & Fg (фиг.З) и частота fa определяется по формуле

(1)

Для этого с второго выхода вычислительного блока 16 на адресный вход мультиплексора 15 подаются соответствующие коды, обеспечивая после- дователышш ввод с входов 2-5 мультиплексора 15 значений

после чего осуществляется .

и п.

которая фиксируется регистратором 17.

20 На счетный вход каждого из блоков 2 ; и 24 счета 1тмпульсов поступают импульсы с генератора 25 тактовых импульсов. Заполнение суммирующего счетчика 29 осуществляется после сра25 батывания RS-триггера 27 по разрешающему сигналу, поступающему на первый вход блока счета импульсов. Остановка суммирующего счетчика 29 происходит после переключения RS-тригге30 ра 27 по сигналу остановки, поступаю- njeMy на-второй вход блока счета импульсов „Установка исходного состояния блоков 23 и 24 счета импульсов осуществляется по команде Установка

нуля, поступающей на R-вход RS-триггера 27 через схему Ш1И 26 и на вход установки в О суммирующего счетчика.

Таким образом, применение устрой-

40 ства для определения резонансной частоты объекта с учетом различия скоростей развертки частоты в прямом и обратном направлениях позволяет повысить точность измерения и

45 обеспечивает возможность автоматизации этого процесса..

50

55

Формула изобретения

Устройство для определения резонансной частоты объекта, содержащее последовательно соединенные блок развертки частоты, генератор, регулятор амплитуды, усилитель и вибростенд с установленным на нем испытуемым объектом и устанавливаемыми на вибростенде и объекте соответственно первым и вторым вибропреобразователями, первый и второй согласующие усилители, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго вибропреобраэователей, индикатор, первый и второй входы- которого соединены с выходами первого и второго согласующих усилителей, последовательно соединенные измери- таль частоты и йервый запоминающий блок, .последовательно соединенные первый формирователь импульсов и блок управления разверткой, -выход которого соединён с входом блока развертки частоты, последовательно соединенные второй Формирователь импуль сов и второй запоминающий блок, последовательно соединенные вычислительный блок и регистратор, преобразователь, вход которого соединен с выходом первого согласующего усилителя и входом измерителя частоты, а вход - с вторым входом регулятора амтшитуды, выход индикатора соединен с входами первого и второго формирователей импульсов, второй вход первого запоминающего блока соединен с выходом первого формирователя импульсов, первый вход второго запоминающего блока - с первым входом- первого запоминающего блок.а, отличающееся тем, что, с целью . повьшекия точности определения резонансной частоты объекта, оно снабжено мультиплексором, генератором тактовых импульсов, частотозавйсимым переключателем, первым и вторым блоками счета импульсов, .первый вход мультиплексора соединен с выходом вычислительного блока, второй вход - с выходом первого запомина«}щего бло-г ка, третий вход - с выходом второго

запоминающего блока, четвертый вход - с выходом первого блока счета импульсов, пятый вход - с выходом второго блоки счета импульсов, а выход - с входом вычислительного блока, вход

частотозависимого переключателя

соединен с выходом генератора, первый выход - с первым входом первого блока счета импульсов, второй выход - с вторьш входом второго блока

счета импульсов, первый вход которого соединен с вторым входом первого блока счета импульсов, входом блока управления разверткой, выходом первого формирователя импульсов, вторым входом первого запоминающего

блока, третий вход объединен с третьим входом первого блока счета импульсов и является входом установки .нуля, а четвертый вход объединен с

четвертым входом первого блока счета импульсов и выходом генератора тактовых импульсов.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения резонансной частоты за счет учета скорости изменения частоты развертки частоты генератора в противоположных направлениях. Блок 1 развертки частоты осуществляет линейное увеличение частоты с выхода генератора 2, сигнал поступает на вибростенд 5. При равенстве значения частоты началу частотного диапазона срабатывает частотно-зависимый переключатель 22, который разрешает блоку 23 подсчет импульсов генератора 25 счетных импульсов. При изменении частоты возбуждения срабатывает индикатор 11, изменяется направление развертки, а в первом 23 и втором 24 блоках счета импульсов подсчитывается число импульсов N₁ и N₂, пропорциональное скорости увеличения или уменьшения частоты возбуждения. В числительном блоке 16 вычисляется значение резонансной частоты объекта по формуле F₀=N₁^.F₀₁+N₂^.F₀₂/N₁+N₂, где F₀₁, F₀₂ - значения резонансных частот соответственно при увеличении и уменьшении частоты возбуждения. 3 ил.

17

Фиг. 1

Заказ 3377

Тираж 413.

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

Фаъ.2

Подписное