Многоканальное устройство для вибрационных испытаний конструкции Советский патент 1991 года по МПК G01M7/00 

Изорргinline огноС -чся - испытательной технике, а именно к многоканальным устройствам лил с |иоматтации вигЗроиспы- тании, и можс-т найти rnp i.nudm в тр-шс- портном p ni

Цель nsofjpoT Hii i - пови ijf-иие ючно- сти и расширрние окг.плуатаииснных поз можностей за .чс-r анаши;1 гяомончк

На фиг.1 приаодона функиионаг(ьнзч схема мноткчнппьного yciponcrna для виб- раы- пнних ггныгяний сложной конструкции; на Фш.2 схома включения вибро- гфеобсазо на ф;.г 3 - схемл сумми рующого f.iif ivHi лы ого Плока

.- ;ш -гно содержи1 пос/ едой.т пьмо со дииеннме упраигяомсп сичусоидальный генератор 1 и блок 2 регулировки общего уровня возбуждения, N каналов возбуждения, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных регулятора 3 уровня, вход которого подключен к выходу блока 2 регулировки общего уровня возбуждения, и силовозбудителя 4,установленного на испытуемой конструкции 5, N виброизмерительных преобразователей 6 перемещения, суммирующий множительный блок 7, N входов которого соединены соответп венно с N виброизмерительными преобразова е лями перемещения, первый выход - с вто рым управляющим входом синусоидального генератора 1, а второй выход - с вторым управляющим входом блока 2 регулировки

I -

N V|

общего уровня возбуждения, N множительных схем 8, первые входы которых соединены соответственно с выходом каждого из N виброизмерительных преобразователей 6 перемещения, N квадраторов 9, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующей множительной схемы 8. сумматор 10, входы которого соединены с выходом каждого из N квадратов, оптимизатор 11, вход которого соединен с выходом сумматора, первый выход - с первыми управляющими входами синусоидального генератора 1 и блока 2 регулировки общего уровня возбуждения, а каждый из группы N выходов - с управляющим входом соответствующего регулятора 3 уровня каждого из N каналов, блок 12 интеграторов, входы которого соединены с выходами каждого из N квадраторов, первый умножитель 13 частоты, вход которого соединен с выходом синусоидального генератора 1, а выход - с управляющими входами каждого из N виброизмерительных преобразователей перемещения и последовательно соединенные второй умножитель 14 частоты с переменным коэффициентом умножения, вход которого соединен с выходом синусоидального генератора 1, и формирователь 15, первый выход которого соединен с вторыми входами каждой из N множительных схем и с первым управляющим входом суммирующего множительного блока 7, а второй - с его вторым управляющим входом.

Устройство работает следующим образом.

На первом этапе с помощью генератора 1 и блока 2 регулировки общего уровня возбуждения устанавливают необходимые частоту и амплитуду колебаний испытуемой конструкции 5 Одновременно устанавливают частоту сигнала на выходе второго умножителя 14, равную 2 (М + 1)Ц где Q-частота сигнала на выходе генератора 1, М - коэффициент умножения первого умножителя 13. Сигналы от вибропреобразователей 6 поступают на информационные входы сум мирующего множительною блока 7, на выходах которого формируются синфазная и квадратурная составляющие первых гармоник суммарного сигнала вибропреобразователей 6. Квадратурная составляющая подается на блок 2, при этом изменяется общий уровень возбуждения таким образом, чтобы поддержать постоянным уровень колебаний конструкции 5 Синфазная составляющая подается на управляющий вход генератора 1, изменяя его частоту таким образом, чтобы поддерживать нулевой уровень синфазной составляющей. С помощью множительных схем 8 выделяются

0

синфазные составляющие первых гармоник сигналов вибропреобразователей 6, которые возводятся в квадрат квадраторами 9 и после суммирования сумматором 10 через оптимизатор 11 подаются на входы регуляторов 3, минимизируя сигнал, равный сумме квадратов синфазных составляющих первых гармоник сигналов вибропреобразователей, до наименьшего возможного уровня.

На фиг.2 приведена схема включения тензорезисторных вибропреобразователей RIRN (Rk - сопротивление k-ro вибропреобразователя, N - число каналов).

На неинвертирующий вход операцион- 5 ного усилителя (ОУ) 16 подается сигнал от умножителя 13 частоты с постоянным коэффициентом умножения в виде:

U13 (t) cos M fit,(1)

где Q- частота сигнала на выходе генератора 1.

С выходов ОУ 17 в каждом канале снимается сигнал, пропорциональный произведению напряжения питания и сопротивления транзистора:

Uivk ) (t ) Р- Um cos М Qt HO

0

5

cos M Qt

KO

Л

Rik

cos (e Qi +

e 1

(2)

где e - порядковый номер гармонической составляющей k-ro канала;

R0 - сопротивление образцового резистора.

Сигналы, определяемые соотношением (2),подаются на вход суммирующих множительных блоков 7 (фиг.З), которые выполнены на ОУ 18, коммутаторе 19 и ОУ 20. В каждом канале ключи К1 и К2. управляемые от формирователя 15. открываются поочередно на время, равное Тм ,.. . . 0,

4. М -Г 1 )

а ключи КЗ и К4 также открываются поочередно, но момент их переключения сдвинут относительно момента переключения ключей К1 и К2 на время - Тм.

2тг

В течение периода Т0 -ту последовательно срабатывают ключи К1, К2, КЗ, К4 в каждом канале и в результате на выходах интеграторов сумматоров 20 формируются сигналы, средние значения которых определяются соотношениями

. N р 1 V

,,(

, (tlrt,5(M.||c4t,

(Я

Т 4

lC,jЈZZ j (мн|аШ,

г .1

(4)

откуда при М

к Т° м in/1

U, ZlUe cos(enl4tf(ell)o«()nt( i «

(O

4- ,,kl(k ,,( RI

-Zu, «V, ,u, ..,

RRCR0

К г° и

IS U(Weat V VfMHlaUb «.i i e-i

-2 ,;„«,.

16)

Сигналы (5) и (6) используются для управления блоками 1 и 2. Одновременно на выходах множительных схем 8 формируются сигналы вида:

uЈk)/cos(M + 1)Qt Е и()х

°/lf e i

xcos(eQt + 4 )dQt U kJcosp(k

(7)

которые в результате работы оптимизатора стремятся к минимальному значению. При этом оптимизатор 11 вырабатывает сигнал, поступающий на запрещающие входы генератора 1 и блока 2 регулировки общего уровня возбуждения, фиксируя состояния сигналов на их выходах.

На втором этапе, последовательно уста- навливая на выходе умножителя 14 частоту, равную 2 (М + е), где е 2,3,..., получим на выходах множительных блоков напряжения, пропорциональные соответственно 2-й, 3-й и т.д. гармоническим составляющим сиг- налов вибропреобразователей. Эти напряжения возводятся в квадрат с помощью квадраторов и за время пТп накапливаются на выходах интеграторов 12:

Uio-(.(8)

Значение Uio характеризует состояние конструкции в процессе виброиспытаний.

Таким образом, значительно повышается точность резонансной настройки системы для виброиспытаний вследствие устранения влияния нечетных гармоник исследуемого сигнала ввиду того, что составляющие спектра смещены в область высоких частот, в результате чего их амплитуды значительно уменьшаются (в М раз).

Кроме того, значительно расширяются эксплуатационные возможности устройства, так как после резонансной настройки

0

5

0

5

0

5 0

5

имеется возможность производить оценку состояния испытуемой конструкции по изменению сигналов на выходах интеграторов.

Формула изобретения Многоканальное устройство для вибрационных испытаний конструкции, содержащее последовательно соединенные управляемый синусоидальный генератор и блок регулировки общего уровня возбуждения, N каналов возбуждения, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных регулятора уровня, вход которого подключен к выходу блока регулировки общего уровня возбуждения, и силовозбу- дителя, N виброизмерительных преобразователей перемещения, N квадраторов, сумматор, входы которого соединены с выходом каждого из N квадраторов, и оптимизатор, вход которого соединен с выходом сумматора, первый выход - с первыми управляющими входами синусоидального генератора и блока регулировки общего уровня возбуждения, а каждый и: -pyn.ib f выходов - с управляющим входом соответствующего регулятора уровня каждого из N каналов, отличающееся тем. что, с целью повышения точности и расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжено N множительными схемами, первые аходы кот r.poix соединен - с „ Ответственно с выходом каждого из N оиброизмерительных преобразователей перемещения, а выходы - с входами соответственно каждого из N квадраторов, суммирующим множительным блоком, N входов которого соединены соответственно с № виброизмерительными преобразователями перемещения, первый выход - с вторым управляющим входом синусоидального генератора, а второй выход - с вторым управляющим входом блока регулировки общего уровня ьозбуждения, первым умножителем частоты, вход которого соединен с выходом синусоидального генератора, а выход - с управляющими входами каждого из N виброизмерительных преобразователей перемещения, последовательно соединенными вторым умножителем частоты, вход которого соединен с выходом синусоидального генератора, и формирователем, первый выход которого соединен с вторыми входами каждой из N множительных схем и с первым управляющим входом суммирующего множительного блока, а второй - с его вторым управляющим входом, и блоком интеграторов, входы которого соединены с выходами каждого из N квадраторов.

t5h

Изобротетн} отнг/с. гея имчиаК -ь- нои технике, а именно М Югоканаяпныи устройс там для автора и дции pMOpoivnu- тзний, и мо кет найти при, -панно в и знспортном машиностроении Цоль изооретечи повышение точности и расширите зксплуа1а11ионных гзозможностсй. Устрой- Cifo содержит два умножителя частоты один из которых имеет постоянный М, а Лру| ой пепеменный 2(М+е) коэффициент ум ножения, Используя первый умножитель. производится перенесение спектра сигнала, зарегистрированного вибропреобразо оатепямм, в область высоких частот, что устраняет влияние нечетных гармоник и по вытает точность резонансной настройки Агорой умножитель при коэффициенте ум- 2(М+1) используется для обеспечения работы канала регулировки общего уровня и канала компенсации синфазной составляющей первой гармоники По окон- чьнии настройки изменение коэффициента умножения .3,. . позволяет осуществлять оценку состояния испытуемой конструкции по уровню сигнала 2, 3 и т.д. гармоник. 3 ил. (Л

Фиг./

u«(t)

4/6

м

a62

-fr

г 2.

/f

)/;

L

/f

ty

/7

)

W, о

t fcy о

4WLI if jo

Фиг 5

A