Способ определения динамических характеристик линейной механической системы Советский патент 1991 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для определения динамических характеристик линейной механической системы.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего способ.

Сущность способа заключается в следующем.

«

На механическую систему воздействует возбудитель гармонических колебаний с монотонно изменяющейся частотой. После прохода резонансной частоты системы частоту воздействия и амплитуду фиксируют. Затем в течение полупериода гармонического воздействия измеряют восемь текущих значений колебаний системы на резонансной частоте. Динамические характеристики: параметр затухания а ,резонансную частоту fp, частоту вынужденных колебаний f определяют из соотношений:

, 1 iАз - AI Хл

fp r Aarccos T(

где Л - интервал времени между измерениями значений колебаний:

Я /k Аз и А4 - коэффициенты определяются путем решения системы линейных уравнений четвертого порядка

AI X п - 1 -ДгХ п - 2 + Аз X п - з

- Л4 X п - 4 Лп

п к,(к+1),(к+2),(к+3),3

Xk-n,... Xk+3 - текущие значения колебаний в моменты времени ( К - 4) Л ., (К + 3) Л

Устройство, реализующее способ, содержит последовательно соединенные О

VJ о

СЬ

N

нератор 1 и блок 2 преобразования, осуществляющий воздействие вибрационной нагрузки на линейную механическую систему 3, блок 4 управления частотой, подключенный выходом к входу генератора, вибропреобразователь 5, установленный на системе 3 и соединенный с входами амплитудного детектора 6 и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 7 через переключатель 8. Выход детектора б подключен через блок 9 задержки к входу блока 10 сравнения, другой вход которого соединен с выходом детектора 6 непосредственно. Выходы блока 10 сравнения соединены с входами блока 4 управления и переключателя 8. Устройство содержит последовательно соединенные элементы 11-17 задержки, вход и выход каждого из них соединен с входами блока 18 вычисления, на выходе которого формируются сигналы, соответствующие значениям параметра затухания а , резонансной частоты fp системы и частоты вынужденных колебаний f. Вход элемента 11 задержки соединен также с выходом АЦП 7.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формирует гармонический сигнал заданной частоты. Этот сигнал поступает на вход блока 2 преобразования электрического сигнала в механические колебания, который воздействует на механическую систему 3, возбуждая в ней колебания. Изменение частоты гармонического сигнала осуществляется блоком 4 управления частотой. С выхода вибропреобоазователя 5 сигнал поступает в зависимости от режима работы (формирование сигнала в виде биений или определение динамических характеристик) на вход детектора 6 или АЦП 7. Выбор одного из них осуществляется переключателем 8. При изменении частоты гармонического воздействия переключатель 8 соединяет выход вибропреобразователя 5 с входом детектора 6; при фиксировэннойсчастоте гармонического воздействия переключатель 8 соединяет выход вибропреобразователя 5 с входом АЦП 7. До прохода частоты гармонического воздействия через резонанс механической системы 3 выход вибропреобразователя 5 соединен с входом детектора 6. Детектор 6 выделяет огибающую поступающего на его вход сигнала. С выхода детектора 6 сигнал одновременно поступает на входы блока 9 задержки и блока 10 сравнения. Блок 9 задерживает на заданное время поступающий на его вход сигнал. В блоке 10 сравниваются поступающие на его входы сигналы с выходов детектора 6 и блока 9. Если уровень мерного

сигнала больше уровня второго сигнала, то на выходе блока 10 сравнения формируется сигнал с постоянным напряжением Ui, в противном случае - с постоянным нэпряжением 1)2. Сигнал с выхода блока 10 сравнения поступает на входы блока 4 управления частотой генератора 1 и переключателя 8. Если на их входы поступает сигнал с напряжением Ui, то блок 4 управления монотонно

изменяет частоту гармонических колебаний, формируемых генератором 1, а переключатель 8 соединяет выход вибропреобразователя 5 с входом детектора 6. Если на входы блока 4 и переключателя

8 поступает сигнал с напряжением U2, то блок 4 управления фиксирует частоту генератора 1, а переключатель 8 соединяет выход вибропреобразователя 5 с входом АЦП 7. До прохода монспоннг изменяющейся частоты гармонического воздействия через резонанс огибающая колебаний механической системы монотонно созрастает. Это соответствует сигналу с напряжением Ui на выходе блока 10 сравнения, После прохода

монотонно изменяющейся частоты гармонического воздействия через резонанс огибающая колебаний начинает убывать. Это соответствует сигналу с напряжением U2 на выходе блока 10 сравнения и запуску АЦП

7. С выхода АЦП 7 сигнал поступает на вход элемента 11 и далее на входы элементов 12 - 17 задержки, каждый из которых задерживает сигнал на время Д . На выходах АЦП 7 и элементов 11-17 задержки формируются соответственно отсчеты Xk-4, Xk-з. Xk-2, Xk-i, Xk, Xk+1, Xk+2, Xk+з, которые подаются на входы блока 18 вычисления, осуществляющего решение системы линейных уравнений и определение.

А 1 А 2 Аз А А , о.. f pf.

Формула изобретения Способ определения динамических характеристик линейной механической системы, заключающийся в том, что воздействуют на систему возбудителем гармонических колебаний с монотонно изменяющейся частотой,измеряют текущие значения колебаний , определяют динамические характеристики, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, фиксируют частоту и амплитуду воздействия в момент прохода через резонансную частоту системы, измеряют восемь значений колебаний за время, меньшее полупериода воздействия, динамические характеристики определяют из соотношений

а

1

fp тг-rAarccos

АЗ - Ai

2 vflj(1 -АО

,1Ai -Аз

f - 0 A arccos 0 / / я Д2(1- /4 )

где or - параметр затухания; fp - резонансная частота; f - частота вынужденных колебаний; 5Д - интервал времени между измерениями;

А 1, А2, Аз и ХА- коэффициенты.

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для определения динамических характеристик линейной механической системы. Цель изобретения - повышение точности. Это достигается путем возбуждения колебаний системы по одной исследуемой форме. На систему воздействуют возбудителем гармонических колебаний с монотонно изменяющейся частотой, фиксируют частоту и амплитуду воздействия в момент прохода резонансной частоты системы, измеряют значения восьми отсчетов колебаний за время, меньшее полупериода воздействия, а динамические характеристики определяют из соотношений, приведенных в тексте описания изобретения. 1 ил.