Способ определения характера механической системы и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01H17/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в машиностроении.

Целью изобретение является повышение достоверности определения характера механической системы при высоких скоростях изменения частоты возбуждающего воздействия.

Указанная цель достигается тем, что в соответствии со способом определения характера механической системы возбуждают колебания механической системы вибрационным сигналом с постоянной амплитудой и регистрируют частотную характеристику механической системы при увеличении

и уменьшении частоты вибрационного сигнала, определяют резонансные частоты fi и f2 соответственно при увеличении и уменьшении частоты вибрационного сигнала, определяют их полусумму Д (ft + f2)/2. изменяют амплитуду возбуждающего вибрационного сигнала, определяют резонансные частоты fi1 v при увеличении и уменьшении частоты вибрационного сигнала, определяют их полусумму Д1- (fi1 - izl)/2, сравнивают значениеДи Д, а вывод о нелинейности механической системы делают при Д .

В устройство для определения характера механической системы, содержащее поVJ

4 О

ю ю о

следовательно соединенные блок автоматической развертки частоты, генератор, регулятор амплитуды, усилитель мощности, вибростенд с установленным на нем испытуемым объектом, первый вибропреобразователь, установленный на стенде, второй вибропреобразователь, устанавливаемый на испытуемом объекте, первый и второй согласующие усилители, входом соединенные соответственно с выходами первого и второго вибропреобразователей, преобразователь, фазовый индикатор резонанса и регистратор, вход преобразователя соединен с первым входом фазового индикатора резонанса, с вторым входом которого соединен первый вход регистратора, выход преобразователя соединен с вторым входом регулятора амплитуды, дополнительно введены первый и второй сопровождающие фильтры, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго согласующих усилителей, селектор, первый и второй формирователи, схема И, триггер и схема сброса, вход селектора соединен с выходом второго сопровождающего фильтра, первым входом регистратора и вторым входом фазового индикатора резонанса, выход - с входом первого формирователя, выход которого соединен с первым входом схемы И, второй вход которой соединен с выходом второго формирователя, вход которого соединен с выходом фазового индикатора резонанса, первый вход которого соедине н с выходом первого сопровождающего фильтра, второй вход которого соединен с вторым входом второго сопровождающего фильтра и вторым выходом генератора, первый и второй входы триггера соединены соответственно с выхо дом схемы И и с выходом схемы сброса, вход которой соединен с вторым входом регистратора и выходом триггера.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения характера механической системы

Устройство для определения характера механической системы содержит последовательно соединенные блок 1 автоматической развертки частоты, генератор 2, регулятор 3 амплитуды, усилитель 4 мощности, вибростенд 5 с установленным на нем испытуемым объектом 6, первый вибропреобразователь 7, установленный на стенде 5, второй вибропреобразователь 8, устанавливаемый на испытуемом объекте 6, соединенные соответственно с первым 9 и вторым 10 согласующими усилителями Выходы пер вого 9 и второго 10 согласующих усилителей соответственно соединены с первыми входами сопровождающих фильтров 11 и 12, вторые входы которых объединены и соединены с вторым выходом генератора 2. Выход первого сопровождающего фильтра 11

соединен с входом преобразователя 13 и первым входом фазового индикатора 14 резонанса, второй вход которого соединен с входом селектора 15, первым входом регистратора 16 и выходом второго сопровождающего фильтра 12. Выход преобразователя

13соединен с вторым входом регулятора 3 амплитуды, а выход селектора 15 - с входом первого формирователя 17, выход которого соединен с первым входом схемы И 18, второй вход которой соединен с выходом второго формирователя 19, вход которого соединен с выходом фазового индикатора

14резонанса Первый и второй входы триггера 20 соединены соответственно с выходом схемы И 18 и выходом схемы 21 сброса, вход которой соединен с вторым входом регистратора 16 и выходом триггера 20.

Способ определения характера механической системы заключается в следующем.

В механической системе (объекте) 6 возбуждают колебания воздействием на нее гармоническим сигналом с постоянной амплитудой и переменной частотой, осуществляя увеличение частоты в заданном

диапазоне. При этом обеспечивается фильтрация субгармоник и ультрагармоник с помощью сопровождающих фильтров 11 и 12, которые выделяют из сложного сигнала гармонический сигнал с частотой, равной частоге генератора 2. Прм прохождении резонанса системы амплитуда колебаний объекта возрастает, а сдвиг фаз между колебаниями стола вибростенда и объекта изменяется на угол я/2. По совокупности этих

двух признаков резонанса вырабатывают сигнал включения регистратора для измерения частоты. После этого осуществляют обратное изменение частоты с той же скоростью, измеряют резонансную частоту и определяют

полусумму полученных значений А (fi + i-f2)/2. Затем изменяют амплитуду возбуждающего вибрационного сигнала, осуществляют аналогично измерения при увеличении и уменьшении частоты вибрационного сигнапа и определяют их полусумму A (fi + f2V2. В случае А Д1 механическая система является линейной, так как в этой системе значение резонансной частоты не зависит от амплитуды. Если , то механическая система является нелинейной.

Устройство для определения характера механической системы работает следующим образом.

Блок 1 автоматической развертки частоты осуществляет максимально возможное для используемого генератора 2 линейное увеличение частоты гармонического сигнала в заданном диапазоне. С выхода генера- тора 2 сигнал через регулятор 3 амплитуды и усилитель 4 мощности поступает на вибростенд 5 с установленным на нем объектом

6.При этом сигнал с вибропреобразователя

7,установленного на столе вибростенда 5, через согласующий усилитель 9, сопровождающий фильтр 11 и преобразователь 13 переменного напряжения в постоянное поступает на управляющий вход регулятора 3 амплитуды,,образуя тем самым контур звто- магического поддержания уровня вибрации стола вибросгенда 5. Сигнал с вибропреобразователя 8, установленного на объекте 6, через согласующий усилитель 10 и сопровождающий фильтр 12 поступает на селек- тор 15. Сопровождающие фильтры 11 и 12 управляются генератором 2 и обеспечивает выделение из измеряемых сигналов основной частоты возбуждаемых колебаний, так как их резонансная частота поддерживает- ся равной частоте генератора.

При приближении к резонансу системы резко возрастает амплитуда колебаний объекта 6. После достижения амплитудой заданного порога срабатывания селектора 15 на его выходе появляется сигнал, поступающий на первый формирователь 17. который вырабатывает прямоугольный импульс (длительностью tui), поступающий на первый вход логической схемы И 18. Одновременно на вход фазового индикатора 14 резонанса поступают гармонические сигналы с сопровождающих фильтров 11 и 12, сдвиг фаз между которыми при совпадении частоты возбуждения с собственной частотой меха- нической системы изменяется нал/2. В этот момент на выходе фазового индикатора 14 резонанса появляется сигнал, поступающий на формирователь 19, который вырабатывает прямоугольный импульс (длитель- ностью tu2, причем tu2 « Tui), поступающий на второй вход схемы И 18. При одновременном наличии импульсов на обоих входах схемы И 18 (т.е. амплитудном и фазовом признаках резонанса) на выходе ее появля- ется импульс, опрокидывающий триггер 20, выходной сигнал которого поступает на запуск регистратора 16 и через схему 21 сброса возвращает триггер 20 в исходное состояние. При этом регистратор 16 фикси- рует значение резонансной частоты fi. По еле достижения границы диапазона развертка частоты автоматически переключается на обратную и начинается линейное уменьшение частоты с той же скоростью.

Аналогично срабатывает бхема И 18 и регистратор 16 фиксирует значение резонансной частоты f2. Действительное значение частоты определяется как полусумма измеренных значений Д Изменив уровень входного гармонического сигнала регулятором 3 амплитуды, аналогично осуществляют измерения, определяют полусумму полученных значений Л и делают вывод о характере механической системы.

Использование предлагаемых способа и устройства повышает достоверность определения характера механической системы при повышении скорости изменения частоты возбуждающего сигнала, что позволяет сократить время исследования динамических свойств изделий.

Формула изобретения

1. Способ определения характера механической системы, заключающийся в том, что возбуждают колебания механической системы вибрационным сигналом с постоянной амплитудой и регистрируют частотную характеристику механической системы при увеличении и уменьшении частоты вибрационного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения характера механической системы при высоких скоростях изменения частоты возбуждающего воздействия, определяют резонансные частоты ft и f2 соответственно при увеличении и при уменьшении частоты вибрационного сигнала, определяют их полусумму Д (fi + f2)/2,изменяют амплитуду возбуждающего вибрационного сигнала, определяют резонансные частоты fi1 и fa при увеличении и уменьшении частоты вибрационного сигнала, определяют их полусумму Д (f i + fz )/2, сравнивают значение Аи Д1, а вывод о нелинейности механической системы делают при Д .

2. Устройство для определения характера механической системы, содержащее последовательно соединенные блок автоматической развертки частоты, генератор, регулятор амплитуды, усилитель мощности, вибростенд с установленным на нем испытуемым объектом, первый вибропреобразователь, установленный на стенде, второй вибропреобразователь, устанавливаемый на испытуемом объекте, первый v второй согласующие усилители, входом соединенные соответственно с выходами первого и второго вибропреобразователей, преобразователь, фазовый индикатор резонанса и регистратор, вход преобразователя соединен с первым входом фазового индикатора резонанса, с вторым входом которого соединен первый вход регистратора, выход преобразователя соединен с вторым входом регулятора амплитуды, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности определения характера механической системы при высоких скоростях изменения возбуждающего воздействия, оно снабжено первым и вторым сопровождающими фильтрами, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго согласующих усилителей, селектором, первым и вторым формирователями, схемой И, триггером и схемой сброса, вход селектора соединен с выходом второго сопровождающего фильтра, первым входом регистратора и вторым входом фазового ин

5

дикатора резонанса, выход - с входом первого формирователя, выход которого соединен с первым входом схемы И, второй вход которой соединен с выходом второго формирователя, вход которого соединен с выходом фазового индикатора резонанса, первый и второй входы триггера соединены соответственно с выходом схемы 4И и с выходом схемы сброса, вход которой соединен с вторым входом регистратора и выходом триггера, первый вход индикатора резонанса соединен с выходом первого сопровождающего фильтра, второй вход которого соединен с вторым входом второго сопровождающего фильтра и вторым выходом генератора.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при исследовании динамических характеристик механических систем. Цель изобретения - повышение достоверности определения характера механической системы при высоких скоростях изменения частоты возбуждающего воздействия. При реализации способа устройство производит возбуждение колебаний механической системы вибрационным сигналом постоянной амплитуды при увеличении и уменьшении частоты и фиксацию резонансных частот. Повторное проведение этой процедуры при измененной амплитуде возбуждающего сигнала и сопоставление полусумм зарегистрированных резонансных частот позволяет определить характер системы 2 с.п. ф-лы, 1 ил Ё