Устройство для записи частотных характеристик Советский патент 1978 года по МПК G01H3/08 G01H13/00 G01M7/00 

Изобретение относится к области средств автоматизации исследований час тотных характеристик объектов и может быть использовано в самолетостроении, приборостроении и других отраслях промышленности при испытании объектов на гармоническую вибрацию. Известны устройства для записи час тотных характеристик конструкций, узлов, агрегатов и прочих объектов при возбуждении их вынужденными гармоническими колебаниями изменяемой частоты, использую цие различные изме-рители параметров вибрации в комплекте с двухкоординатным регистратором l Такие устройства позволяют записывать частотную характеристику объекта по какому-либо-параметру вибрации. Однако в тех случаях, когда реакция объекта на моногармоническое возбуж не является моногармонической, погрешность такой частотной характерис тики может быть очень большой. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для записи частотных характеоигтик, содержащее последовательно соединенные генератор, в котором авматическая развертка частоты осуществляется преобразователем аналогчастота, возбудитель колебаний исследуемого объекта, установленный на объект виброизмерительный пр .образователь и блок регистрации, включаю1дий синхронный детектор, подключенный одним из входов к выходу виброизмерительного преобразователя, и двухкоординатный построитель, подключенный одним из входов к выходу преобразователя аналог-частЬта 2 . На второй вход синхронного детектора подается сигнал с частотой равной частоте возбуждения, поэтому на выходе синхронного детектора напряжение пропорционально уровню первой гармоники сигнала, снимаемого с виброизмерительного преобразователя. Это напряжение подается на второй вход двухкоординатного регистратора, который и производит запись .уровня первой гармоники в функции частоты. Запись частотной характеристики по уровню первой гармоники на частоте возбуждения позволяет повысить ее достоверность. В то же время при испытаниях на гармоническую вибрацию объектов, например, с нелинейной характеристикой реакция объекта на гармоническое возбуждение имеет полигаЕ(онический характер, т.е., кроме колебаний с час тотой возбуждения, в объекте возникают колебания с частотами, кратными основной. Недостатком известного устройства является то-у что оно-обеспечивает запись только одной частотной характе ристики объекта, в то время как для получения более полного представления о поведении испытываемого объекта в подобных случаях необходимы частотные характеристики объекта и на частотах «кратных частоте возбуждения. Целью изобретения- является обеспе чение записи семейства частотных характеристик на кратных частотах. Для этого предлагаемое устройство для записи частотных характеристик снабжено формирователем напряжения, дополнительным преобразователем ан лог-частота и делителем частоты, соединенгые последовательно, а в блок регистрации включены фильтр первой га МОНИКИ управляющего напряжения, подключенный между одним из выходов дел теля частоты и вторым входом синхронного детектора, а также полосовой фильтр -И амплитудный детектор, подключенные последовательно между выхо дом синхронного детектора и вторым входом двухкоординатного регистратора, вход формирователя напряжения подключен к выходу основного преобразователя аналог-частота. Кроме того, для сокращения времен записи и повышения ее достоверности блок регистрации выполненмногоканал ным, и вход фильтра первой гармоники управляющего напряжения каждого из каналов подключен к соответствующему выходу делителя частоты. На чертеже приведена блок-схема описываемого устройства. Устройство содержит генератор 1 возбуждения, блок 2 автоматической развертки частоты, который управляет преобразователем 3 аналог-частота возбудитель 4 колебаний исследуемог объекта 5, установленный на объекте виброизмерительный преобразователь б, формирователь 7 напряжения, дополнительный преобразователь 8 аналог-частота и делитель 9 частоты, к выходам которого подключен многоканальный блок 10 регистрации, каждый канал которого содержит фильт 11 первой гармоники управляющего напряжения, синхронный детектор 12, по лосовой фильтр 13, амплитудный детектор 14 и двухкоординатный регистр тор 15. Выход генератора 1 возбуждения связан с выходом возбудителя 4 колебаний, на платформе которого установлен исследуемый объект 5. На объекте 5 установлен виброизмерительный преобразователь 6, выход которого подключен к первым входам синхронных детекторов 12 всех каналов. К вторым входам синхронных детекторов через фильтр 11 первой гармоники управляющего напряжения подключены выходы делителя 9 частоты, вход которого через дополнительный преобразователь 8 аналог-частота и формирователь 7 напряжения подключен к аналоговому выходу преобразователя 3 аналогчастота, подключенного также к блоку 2 автоматической развертки частоты. Аналоговьдй выход преобразователя 3 подключен также ко всем первым входам двухкоординатного регистратора 15, вторые входы которого через амплитудный детектор 14 и полосовой фильтр13 подключены к выходам синхронных детекторов 12 соответствующих каналов блока 10 регистрации. Устройство работает следующим образом. Возбудитель 4 колебаний возбуждает в объекте 5 гармонические колебания, частота которых определяется генератором 1. Колебания объекта воспринимаются виброизмерительным преобразователем 6. С аналогового выхода преобразователя 3 напряжение, пропорциональное частоте возбуждения, подается на один из входов двухкоординатных регистраторов 15 и на вход формирователя 7 напряжения, где формируется напряжение, пропррциональное высшей гармонике записываемого сигнала. Это напряжение подается на дополнительный преобразователь 8 аналог-частота, с выхода которого снимается сигнал с частотой, кратной всем частотам записываемых гармоник. Этот сигнал делится делителем 9 частоты так, что на выходах -делителя 9 частотысигналов соответствуют всем записьюаемым гармоникам возбуждаемого колебания. К выходам этого делителя подключен многоканальный блок 10 регистрации, в каждом канале которого фильтры 11 первых гармоник управляющего напряжения вьщеляют первую гармонику сигнала с частотой, кратной частоте возбуждения. Выделенный гармонический сигнал подается на управляющий вход синхрон ного детектора 12 данного канала. На вторые входы всех синхронных детекторов подается сигнал с виброизмерительного преобразователя 6. Сигнал на выходе синхронного детектора определяется выражением Uc.a.WIJi UyhsM-ujyt fO-COsaait ajut f; )J, гле СГ;.- амплитуда I -и гармоники сигнала виброизмерительного преобразователя;и у - амплитуда управляющего напряжения;I - номер гармоники; а - частота возбуждения; uJy- частота управляющего вектора;tf - фазовый сдвиг. Этот сигнал поступает на полосовой фильтр 13, который выделяет составляющую с суммарной частотой и подавляет составляющую с разностной ч тотой, и через амплитудный детектор 14 подается на один из входов двухкоординатного регистратора 15. Поскольку на второй вход р€1гистрато{за подается напряжение, пропорционал ное частоте возбуждения, регистратор записывает изменение амплитуды данно гармоники в функции частоты, т.е. частотную характеристику объекта на частоте, кратной частоте возбуждения При количестве каналов, равном количеству возбуждаемых гармоник, за оди цикл испытаний записано семейство частотных характеристик, при этом частотные характеристики-обладают вы сокой достоверностью, так как записа при одинаковых условиях возбуждения. Формула изобретения 1. Устройство для записи частотны характеристик, содержащее последовательно соединенные генератор возбужд ния с преобразователем аналог-частота, возбудитель колебаний исследуемого объекта, установленный на объект виброизмерительный преобразователь и блок регистрации, включающий синхронный детектор, подключе ный одним из выходов к выходу виброи мерительного преобразователя, и двухкоординатный регистратор, подключенный однкм из -выходов к выходу преобразователя ансшог-частота, отличающееся тем, что, с целью записи семейства частотных характеристик на кратных частотах, оно снабжено формирователем напряжения, дополнительным преобразователем (аналог-частота и делителем частоты, соединенными по-, следовательно, а в блок регистрации включены фильтр первой гармоники управляющего напряжения, подключенный между одним из выходов делителя частоты и вторым входом синхронного детектора, а также полосовой фильтр и амплитудный детектор, подключенные последовательно между выходом синхронного детектора и вторым входом двухкоординатного регистратора, вход формирователя напряжения подключены к выходу основного, преобразователя аналог-частота .% 2. Устройство ПОП.1, отлич аю щ е е с li тем, что, с целью сокращения времени записи и повышения ее достоверности, блок регистрации выполнен многоканальным, и вход фильтра первой гармоники управляющего напряжения кавдого из каналов подключен к соответствующему выходу делителя частоты. Источники информации) принятые во внимание при экспертизе: 1.Установка- для испытания на развертываемые синусоидальные вибрации. Примеры применения измерительной аппаратуры фирмы Брюль и Къер, Дания, январь 1974, с. 81. 2.Авторское свидетельство СССР 411338, кл. О- 01 М 7/00, 1971.