Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции Советский патент 1991 года по МПК G09B23/06 

Изобретение относится к учебным приборам по механике и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 1536428.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности исследования автоколебательного режима на частотах, кратных собственным колебаниям конструкции.

На фиг. 1 представлено устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции, общий вид; на фиг. 2 - магнитоэлектрический преобразователь; на фиг. 3 - блок модуляции излучения; на фиг. 4 - фотоприемник; на фиг. 5 - формирования управляющих импульсов.

Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции содержит основание 1, установленные на основании опоры 2 и 3, установленную на опорах балку 4, оптический квантовый генератор 5 снабжен оптической системой для подвода излучения к поверхности конструкции 4, включающей блок 6 модуляции и коллиматор 7. Кроме того, устройство содержит блок 8 регистрации (например, многоканальный осциллограф типа Н-117), фотоприемник 9 и оптическую систему подвода отраженного от конструкции 4 излучения генератора 5 к фотоприемнику 9, включающую коллиматор 10 и интерференционный фильтр 11, настроенный на длину волны излучения генератора 5. Выход фотоприемника 9 подключен к входу блока 12 формирования управляющих импульсов. Источник механических колебаний содержит усилитель 13 и магнитоэлектрический преобразователь 14, при этом магнитоэлектрический преобразователь снабжен толкателем 15 и диффузором 16. Блок 6 модуляции содержит электрооптический модулятор 17 с источником напряжения смещения рабочей точки модулятора 18.

О

сь

00

о

(

VI

to

Фотоприемник 9 (фиг. 4) содержит генератор 19. фотоэлектронный умножитель 20, блок 21 питания и усилитель 22 Блок 12 формирования управляющих импульсов содержит амплитудный детектор 23, активный фильтр 24. блок 25 преобразования сигнала е прямоугольные импульсы, генератор 26 электрических импульсов Кроме того, устройство содержит делитель 27 частоты, датчик 23 амплитуды хо,, конструкции и усилитель 29

Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции работает следующие образом.

Запускают оптический квантовый iene- ратор 5, его излучение, модулированное по амплитуде блоком 6 модуляции, с помощью коллиматор 7 подводите к поверхности конструкции 4 ( модуляция осуществляется с помощью модулятора 17 с подключенным к нему генератором 19 для обеспечения возможности усиления си(нала, несущего полезную информацию о колебаниях конструкции 4 с помощью узкополосного усилителя 22), Излучение оптического квантового генератора 5 модулируется по амплитуде колеблющейся поверхностью конструкции 1 пси iiK г снги onn некого квантового геиираторэ Б подается первый ИМПУЛЬС на усилитеtS 3 и мзгнмттэлектрический пре- образо з;ель i4 и:точника механических колеб н йЧ. Uтpaжe ное излучение геге- рчтор.. 5 с помощь-j оп и-еской системы (коллиматора 10 интерференционною фигь ра ii, настроенного ня дпину волны излучений оптического квантового генератора Б подводится к Фглоприемнику 9, гд; сигнал усиливается с узкополос г-ил -«ля 22, и подается на блок 12 форммров- -ния управляющих импульсов, а также на блок 8 регистрации для контроля качества при ; мэемого сигнала.

В блоке формирования управляющих импульсов сио чл поступает на амплитудный детектор 3 г, выхода которого снимается содержащий информации о члстот«. амг; тит.,/) ц форме колебаний конструкции поступает на б ток 8 регистрации). Этот сигнал представляет гобой печи- оцичегчук4 функцию времени, близкую к синусоидальной. Чтобы устранить влияние еиГ пих гармоник ня формирование управляющих импут-с п. в блок введен пер

страиваемый активный фильтр 24. Сигнал с него преобразуется в пропорциональные импульсы с помощью усилителя-ограничителя 25 и генератора 26 электрических импульсов. Импульсы с блока 12 поступают на делитель 27 частоты, с выхода которого при исследовании конструкции с высокими частотами собственных колебаний можно получать импульсы с частотой, например, в два раза меньшей, чем на входе в делитель 27 (сигнал с выхода делителя контролируется с помощью блока регистрации) Импульсы с выхода делителя 27 поступают на вход усилителя 13, а затем - на

вход магнитоэлектрического преобразователя 14, последний посредством толкателя 15 взаимодействует с конструкцией 4.

Таким образом, момент времени подвода механической энергии к конструкции 4

определяется параметрами колебаний этой конструкции. При этом, если исследуются конструкции с высокими частотами собственных колебаний, при работе делителя 27 воздействие толкателя 15 на конструкцию

осуществляется в такт с ее колебаниями, например, через раз. При взаимодействии толкателя 15 с конструкцией датчик 28 генерирует сигнал, пропорциональный величине возд йстаия, который усиливается с

помощью- усилителе 29 и регистрируется блоком 8 регистрации Все это в совокупности с возможностью регулировать величину силы воздействия путем регулирования напряжения на усилителе 13 позволяет иссле додать влияние величины воздействующей силы на колебания конструкции.

Формула изобретения Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции по

агзт.сз. Ns 1536428,отличающееся тем, что. с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет возможности исследования автоколебательного режима на частотах, кратных собственных

колебаниям конструкции, в устройство введен датчик амплитуды колебаний конструкции, выход которого соединен с пятым входом блока регистрации, а второй выход блока формировали ч управляющих импульсов соединен с источником механических колебаний через делитель частоты, выход которого соединен с шестым входом блока регистрации

Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции относится к учебным и наглядным пособиям по механике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности исследования автоколебательного режима на частотах, кратных частоте собственных колебаний конструкции. Цель достигается тем, что устройство снабжено делителем частоты, вход которого подключен к выходу блока формирования управляющих импульсов, один выход подключен к входу усилителя магнитоэлектрического преобразователя, а другой - к пятому входу блока регистрации, причем магнитоэлектрический преобразователь снабжен датчиком амплитуды колебаний конструкции. 5 ил.

14

Фиг. 1

«з ш-ф-

I 0/775

/гЗ

фиг. 4

Фиг. 5