Способ определения коэффициента поглощения энергии в объекте Советский патент 1991 года по МПК G01H11/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров рассеяния энергии в материалах при колебаниях механических объектов.

Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения разноса регистрируемых частот.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для осуществления способа определения коэффициента поглощения энергии в объекте; на фиг.2 - график зависимости разноса фиксируемых частот от коэффициента т, где т 1, 2, 3....

Устройство, осуществляющее способ определения коэффициента поглощения энергии в объекте, содержит последовательно соединенные генератор 1, усилитель 2 мощности и вибратор 3,

последовательно соединенные первый внбропреобразователь 4, первый согласующий усилитель 5 и первый гетеродинный сопровождающий фильтр 6, последовательно соединенные второй вибропреобразователь 7, второй согласующий усилитель 8, второй гетеродинный сопровождающий фильтр 9, первый блок 10 выделения максимума,, первый ключ 11, вычислительный блок 12 и блок 13 индикации, последовательно соединенные блок 14 возведения з произвольную степень, аналоговый перемножитель 15, второй блок 16 выделения максимума и второй ключ 17, выход которого подключен к второму входу вычислительного блока 12, выход первого гетеродинного сопровождающего фильтра 6 подключен к входу генератора 1, второй выход которого

С5 J

316

ключей к объединенным вторым входам первого и второго гетеродинных сопровождающих фильтров 6 и 9, третий выход генератора 1 подключен к объединенным вторым входам первого и второго ключей 11 и 17, четвертый выход генератора 1 подключен к входу блока 14 возведения в произвольную степень, выход второго гетеродинного сопровождающего фильтра 9 подключен к второму входу аналогового перемножителя 15. Первый вибропреобразователь 4 установлен на вибраторе 3, а второй на испытываемом объекте 18.

Способ осуществляется следующим образом.

В объекте возбуждают вынужденные колебания, регистрируют частоту d) и амплитуду S вынужденных колебаний и кинематическую характеристику объекта вида , где m 1, 2,..., определяют частоты GJg иЮ„, на которых достигают максимума амплитуда S и кинематическая характеристика объекта вида . Коэффициент Ц поглощения вычисляют по формуле

ф

fcoi() + ZCm-OuJsOm- тбЭд

m(0

При конкретных значениях m данное выражение приобретает более простой

вид.

При m - 1

и

со; 5Т

- 1

где (у), - частота, при которой достигает максимума амплитуга виброскорости.

m

V

4жп

со

1

где (Oj частота, при которой достигает максимума амплитуда виброускорения.

Повышение точности достигается за счет большего разноса частот С05И G)№ при увеличении т.

Предлагаемый способ позволяет определить коэффициент ф поглощения энергии, характеризующей диссипацию энергии на внутреннее трение. Формула вычисления коэфициента ty поглощения энергии в объекте получена из уравнения для линейной механической системы в прирезонансной области.

Ms + K(jCf )S F(t), l где M - масса системы; К - жесткость F(t) - вынуждающая сила.

9067&

Отсюда для амплитуды S виброперемещения системы получено

S(t) -г- SCT,

5 (w -a) +

где Z ст - статическое смещение

системы;

G30 - частота основного резонанса.

Выполняя дифференцирование S(t) и приравнивая результат к нулю, получена указанная формула расчета коэффициента Ы поглощения энергии.

5 Устройство, осуществляющее способ, работает следующим/образом.

Генератор 1 осуществляет сканирование частоты в заданном диапазоне частот. Этот сигнал преобразуется

0 чибратором 3 в механические колебания, уровень которых стабилизируется цепью: первый вибропреобразователь 4 - первый согласующий усилитель 5 - первый гетеродинный сопровождающий

фильтр 6 - генератор 1. Сигнал колебаний объекта с второго вибропреобразователя 7 через второй согласующий усилитель.8 и второй гетеродинный сопровождающий фильтр 9 поступает на

0 первый блок 10 выделения максимума и на аналоговый перемножитель 15. Первый блок 10 выделения максимума производит определение момента, когда (JS(G3)d& 0. На частотеСО С05 им5 пульс, вырабатываемый этим блоком, разрешает поступление через первый ключ 11 когда частоты с генератора 1 на первый вход вычислительного блока 12. На вход блока 14 поступает

0 сигнал, пропорциональный частотеЩ, который возводится им в m-ю степень и поступает на вход аналогового пере- множчтеля 15. Аналоговый перемножитель 15 вычисляет кинематическую

5 характеристику объекта вида S® Второй блок 16 выделения максимума {определяет момент, когда кинематическая характеристика объекта достигает максимума. В этом момент импульс с

0 выхода второго блока 16 выделения максимума разрешает прохождение через вчорой ключ 17 кода частоты СД т на второй вход вычислительного блока 12. Результат вычислений индицирует5 ся блоком 13 индикации.

Формула -изобретения

Способ определения коэффициента поглощения энергии в объекте заключающийся в том, что возбуждают вынужденные колебания в объекте, сканируют частоту возбуждения, регистрируют частоту СО и амплитуду s вынужденных колебаний, определяют час- тоту 0ц , на которой амплитуда S колебаний достигает максимума при постоянном уровне возбуждения, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности, регистрируют кинематическую характеристику обг,екта вида SCO1, где m 1,2, ..., определяют частоту С0т , на которой она достигает максимума, вычисляют коэффициент Ц) поглощения по формуле

п lI2Im)+ 2iSllЖ1йа - Г Ч m(0

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров рассеяния энергии в материалах при колебаниях механических объектов. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения разноса регистрируемых частот. Способ осуществляется следующим образом. Возбуждают вынужденные колебания объекта. Регистрируют частоту СО и амплитуду S вынужденных колебаний и кинематическую характеристику объекта вида Su) , где т 1,2 .... Определяют частоты С0ви(3. на которых амплитуда вынуж ,- денных колебании и кинематическая характеристика объекта достигают максимума. По определенным частотам 03в и (0mопределяют коэффициент поглощения. 2 ил. S

Фиг. 7

Л - u),

т

W22