Устройство управления вибрационными испытаниями Советский патент 1992 года по МПК G05D19/02 G01M7/00 

Ј

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам управления электродинамическими возбудителями при проведении испытаний на широкополосную случайную вибрацию и акустические шумы. Цель изобретения - повышение стабильности и точности выравнивания спектра. Для этого введены цифровые гребенчатые фильтры 3, 19, группы регистров 9, 20, перемножающие цифроаналого- вые преобразователи 10, 21, дифференциальные интеграторы 23, делители 22 напряжения и источник 24 опорного напряжения. Изобретение позволяет уменьшить частотные искажения и повысить точность воспроизведения заданного спектра. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1 СА) СЛ 00 ГО СЛ

Фиг.1

х

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам управления электродинамическими возбудителями при проведении испытаний на широкополосную случайную вибрацию и акустические шумы.

Цель изобретения - повышение стабильности и точности выравнивания спектра.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит генераторы 1 и 2 псевдослучайных чисел, цифровой гребенчатый фильтр 3, содержащий мультиплексоры 4 и 5 соответственно полосового фильтра и фильтра нижних частот, цифровой полосовой фильтр 6, цифровой фильтр 7 нижних частот и элемент 8 памяти, а также регистры 9, перемножающие цифроаналоговые преобразователи 10, сумматор 11 с суммирующими резисторами 12, фильтр 13 нижних частот, выходной усилитель 14, входной усилитель 15, фильтр 16 нижних частот, элемент 17 выборки-хранения, аналого-цифровой преобразователь 18, цифровой гребенчатый фильтр 19, регистры 20, перемножающие цифро-аналоговые преобразователи 21, делители 22 напряжения, дифференциальные интеграторы 23, источник 24 опорного напряжения, блок 25 синхронизации и кварцевый генератор 26.

Устройство работает следующим образом.

Цифровые коды с генераторов 1 и 2 псевдослучайных чисел (ГПСЧ) поступают на цифровой гребенчатый фильтр (ЦГФ) 3, где происходит цифровая обработка кодов сначала от одного, а затем от другого генераторов псевдослучайных чисел. При этом результаты цифровой обработки кодов первого генератора 1 заносятся в нечетные регистры 9, а с второго генератора - в четные регистры 9. С выходов регистров 9 цифровые коды поступают на цифровые входы преобразователей 10, на выходах которых формируются аналоговыехслучайные сигналы. Благодаря наличию двух генераторов сигналы на выходах двух соседних преобразователей 10 являются некоррелированными и на частоте сопряжения двух фильтров происходит сложение мощностей сигналов, чем исключается образование пиков и провалов на частотах сопряжения фильтров.

Аналоговые сигналы с выходов преобразователей 10 поступают на сумматор 11, на выходе которого формируется сигнал с заданным спектром. Сигнал с сумматора 11 через фильтр 13, отфильтровывающий составляющие с частотами квантования, и выходной усилитель 14 поступает на вход вибрационной установки (не показана).

Обработка цифровых кодов цифровом гребенчатом фильтре 3 осуществляется следующим образом.

В первой фазе работы код в виде последовательности импульсов с генератора 1 через первые входы мультиплексоров 4 и 5 поступает соответственно на цифровой по0 лосовой фильтр 6 и цифровой фильтр 7 нижних частот.

В фильтре 6 осуществляется вычисление уровня в 1 /п октавных фильтрах первой (верхней) октавы, а в фильтре 7 - уровень

5 сигнала на частотах на октаву ниже (второй октаве). Результаты вычислений с цифрового ФНЧ 7 заносятся в элемент 8 памяти.

Во второй фазе работы фильтра 3 коды с элемента 8 памяти через третьи входы

0 мультиплексоров 4 и 5 поступают соответственно на фильтры 6 и 7. В фильтре осуществляется вычисление уровня в 1/п октавных фильтрах второй октавы, а в фильтре 7 - уровень сигнала на частотах на октаву ниже

5 (третьей октаве).

В третьей фазе работы фильтра 3 код с выхода генератора 2 через вторые входы мультиплексоров 4 и 5 поступает соответственно на фильтры 6 и 7. В фильтре 6 осуще0 ствляется вычисление уровня в 1/п октавных фильтрах первой (верхней) октавы, а в фильтре 7 - уровень сигнала на частотах на октаву ниже (второй октаве). Результаты вычислений заносятся в эле5 мент 8 памяти.

В четвертой фазе работы фильтра 3 коды с элемента 8 памяти через третьи входы мультиплексоров 4 и 5 поступают соответственно на фильтры 6 и 7. В фильтре 6 осуще0 ствляется вычисление уровня в 1/п октавных фильтрах второй октавы, а в фильтре 7 - уровень сигнала на частотах на октаву ниже (третьей октаве).

Затем поступает второе цифровое сло5 во в виде последовательности импульсов генератора 1 и осуществляется первая и вторая фазы работы фильтра 3, а потом второе цифровое слово с выхода генератора 2 поступает в фильтр 3 и осуществляется

0 третья и четвертая фазы работы. При этом вычисляются уровни в верхней (первой) октаве и нижней (третьей) октаве и т.д., каждый раз осуществляя снижение частоты вдвое.

5 Сигнал с датчика, который устанавливается на вибростенде, поступает на вход устройства. Входной сигнал через входной усилитель 15, выполняющий функции масштабирующего усилителя, фильтр 16, исключающий частоты выше fr/2 (где fr - частота

аналого-цифрового преобразователя), и элемент 17 выборки-хранения (аналогового сигнала) поступает на преобразователь 18. Цифровой код с преобразователя 18 поступает на фильтр 19, аналогичный фильтру 3, с помощью которого осуществляется 1 /п ок- тавный анализ входного сигнала.

Результаты анализа (модуль числа) с выхода фильтра 19 поступают на регистры 20, соответствующие определенному полосе- вому фильтру.

Цифровой код с регистров 20 поступает на преобразователи 21, на аналоговый вход которого подается опорное напряжение с выходов делителей 22, с помощью которых программируется уровень сигнала в каждом канале. Аналоговые выходные сигналы преобразователей 21 поступают на интеграторы 23. Однополярные сигналы рассогласования с интеграторов поступают на ана- лотовые входы преобразователей 10 и таким образом осуществляется поддержание и автоматическое регулирование уровня сигнала в каждой 1/п октавной полосе суммарного сигнала.

Управление и синхронизация генераторов 1 и 2, мультиплексоров 4 и 5, фильтров 7 и элемента 8 памяти гребенчатых цифровых фильтров 3 и 19, регистров 9 и 20, преобразователя 18 и элемента 17 осущест- вляется от блока 25 синхронизации, работа которого тактируется кварцевым генератором 26.

Таким образом, благодаря применению цифровых фильтров в цепях формирования и анализа спектра значительно повышается стабильность и точность задания и поддержания заданного режима испытаний. Кроме того, совмещение цифроаналогового преобразования с автоматическим регулировани- ем уровня сигнала позволяет значительно уменьшить частотные искажения на выходе системы и повысить таким образом точность воспроизведения заданного спектра.

Формула изобретения

2. Устройство по п. 1, отличающее- с я тем, что каждый цифровой гребенчатый фильтр содержит элемент памяти, цифровой полосовой фильтр, цифровой фильтр нижних частот, подключенный выходом к информационному входу элемента памяти, и два мультиплексора, подключенных выходами к входам соответственно цифрового фильтра нижних частот и цифрового полосового фильтра, выход которого является выходом цифрового гребенчатого фильтра, первые информационные входы мультиплексоров объединены и являются первым информационным входом фильтра, вторые информационные входы мультиплексоров объединены и являются вторым информационным входом фильтра, а третьи информационные входы мультиплексоров объединены и соединены с выходом элемента памяти, группа тактовых входов которого является первой группой тактовых входов фильтра, а группы тактовых входов первого и второго мультиплексоров объединены и являются второй группой тактовых входов фильтра.