Устройство для воспроизведения широкополосной случайной вибрации Советский патент 1980 года по МПК G05D19/02 G01M7/00 

Изобретение относится к области вибрационной техники, а именно к устройствам для воспроизведения широкополосной случайной вибрации, используемым при испытании изделий на случайные вибрации.

Известны устройства для воспроизведения широкополосной случайной вибрации, в которых для задания спектра этой вибрации сигнал генератора белого шума с помощью набора полосовых фильтров разделяется на ряд частотных полос и в каждой полосе уровень сигнала генератора белого шума изменяется с помощью усилителя с управляемым коэффициентом передачи таким образом, чтобы воспроизводимый вибратором спектр широкополосной случайной вибрации соответствовал заданному 1.

В этих устройствах формируется только спектр сигнала возбуждения вибратора, а не воспроизводимая вибрация, поэтому точность задания спектра воспроизводимой вибрации остается низкой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для воспроизведения широкополосной случайной вибрации, содержащее последовательно соединенные генератор белого шума, сумматор, усилитель мощности и вибратор с установленным на нем виброизмерительным преобразователем, подключенным к цепям многоканальной обратной связи, каждый из каналов которой включает полосовой фильтр, подключенный к его выходу усилитель с управляемым коэффициентом передачи, выход которого подключен к одному из входов сумматора, блок сравнения, к одному из входов которого подключен источник напряжения программы, а к выходу -

управляющий вход усилителя с управляемым коэффициентом передачи, и измеритель дисперсии, включенный между полосовым фильтром и вторым входом блока сравнения 2.

В этом устройстве характер обратной связи определяется фазой сигнала, подаваемого с выхода полос{жого фильтра на вход сумматора, которая, в свсяо очередь зависит от фазо-частотной характеристики вибратора с испытуемым изделием. Для реализации заданного спектра щнрокополосной случайной вибрации необходима положительная обратная связь при коэффициенте усиления всего устройства, меньшем единицы, т. е. при отсутствии условия самоозбуждения системы с обратной связью. ВибратЬр с; ;йспйтуёмым изделием имеет, ак правило, амплитудно- и фазо-частотиые характеристики с большой неравномерностью. Кроме того, эти характеристики могут изменяться в процессе работы устройства. Поэтому с помощью этого устройства трудно реализовать заданный с большой неравномерностью спектр широкополосной случайной вибрации прр заданной точности воспроизведения.

Цель изобретения - повышение точности воспроизведения заданного спектра широкополосной случайной вибрации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено шаговь1м искателем, блоком изменяемой по величине дисперсионной задержки, вход которого подсоединен к виброизмеритель,ному преобразователю, а выходы через контакты шагового искателя связаны со входами всех полосовых фильтров, пороговым ограничителем, вход которого подключен к выходу сумматора, и формирователем управляющего напряжения, вход toToporo подключен к выходу порогдвого ограничителя; а выход - к управляющему входу шагового искателя.

На чертеже приведена блок-схема устройства..

Устройство содержит генератор белого шума, сумматор 2, усилитель 3 мощности, вибратор 4 с установленным на нем виброизмерительным преобразователем 5, блок 6 изменяемой по величине дисперсионной задержки, шаговый искатель 7 с контактной группой 8 н управляющей обмоткой 9, набор полосовых фильтров 10, усилителей И с управляемым коэффициентом передачи, измерителей 12 дисперсии, блоков 13 сравнения, пороговый ограничитель 14 и формирователь 15 управляющего напряжения.

Генератор 1 белого шума, служащий источником широкополосного случайного сигнала, соединен через сумматор 2 и усилитель 3 мощности с вибратором 4. Виброизмерительный преобразователь 5 подключен через блок 6 изменяемой по величине дисперсионной задержки и контактную группу 8 шагового искателя 7 ко входам всех полосовых фнльтров 10, выход каждого из которых через усилитель 11 с управляемым коэффициентом передачи подключен к одному из входов сумматора 2, а через измеритель 12 дисперсии - к одному из входов блока 13 сравнения, выход которого подсоединен к управляющему входу усилителя И, а второй вход - к источнику напряжения программы (обозначен на чертеже индексом Unp.).

Устройство работает Следующим образом/

Широкополосный случайный сигнал генератора 1 белого шума поступает через сумматор 2 и усилитель 3 мощности на вибратор 4. Воспроизводимая вибратором вибрация воспринимается вибронзмернтельным преобразователем 5, сигнал с которого через блок 6 дисперсионной задержки, величина которой определяется положением шагового искателя 7, поступает на входы всех

полоссйых фильтров 10. Сигнал на выходе полос жого фильтра 10 измеряется измерителем 12 дисперсии и в блоке 13 сравнения сравнивается с напряжением программы. Разностное напряжение блока 13 сравнения управляет коэффициентом передачи таким

e образом, чтобы суммарный сигнал, снимаемый с сумматора 2, об БСпечквал воспроизведение заданного спектра широкополосного случайного сигнала. При наличии самовозбуждения в каком-либо из контуров обратной связи уровень сигнала на выходе сумматора 2 резко возрастает и при превышении некоторого заданного уровня на выходе порогового ограничителя 14 появляется импульс, который запускает формирователь 15 управляЮщего напряжения. На управляющую обмотку 9 шагового искателя 7 подается серия импульсов, которые заставляют контактную группу 8 переключаться до тех пор, пока не будет подобрана величина дисперсионной задержки, при которой самовозбуждение устройства отсутствует.

Введение в устройство блока изменяемой по величине дисперсионной задержки, подбор величины которой осуществляется с помощью управляемого пороговым ограничителем и формирователем управляющего напряжения шаговым искателем, приводит к тому, что на сумматоре складываются напряжения не по мгновенным значениям, а по дисперсии. При этом величина минимальной дисперсионной задержки выбирается из условия отсутствия корреляционной связи между сигналами, т. е. их статической независимости. В случае, если годограф амплитудно-фазорой характеристики устройства при этом охватывает точку с координатами (-1 ;0),

самовозбуждение устройства устраняется подбором величины задержки, при которой годограф поворачивается так, чтобы он не охватывал точку (-1;0 ).

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения широкополосной случайной вибрации, содержащее последовательно соединенные генератор белого шума, сумматор, усилитель мощности н вибратор с установленным на нем виброизмерктельным преобразователем, а также многоканальную обратную связь, каждый из каналов которой включает полосовой фильтр, подключенный к его выходу усилитёль с управляемым коэффициентом передачи, выход которого подключен к одному из в;%:одов сумматора, блок сравнения, к одному из входов которого подключен источник напряжения программы, а к выходу - управляющий вход усилителя с управляемым коэффициентом передачи, и измеритель дисперсии, включенный между полосрвым фильтром и вторым входом блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения заданного спектра широкополосной случайной вибрации, оно снабжено шаговым искателем, блоком изменяемой по величине дисперсионной задержки, вход которого подсоединен к внброизмерительному преобразователю, а выходы через контакты шагового искателя связаны со входами всех полосовых фильтров, пороговым ограничителем, вход которого подключен к выходу сумматора, и формирователем управляющего напряжения, вход которого подключен к выходу порогового ограничителя, а выход - к управляющему входу шагового искателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 347612, кл. G01 М 7/00, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР

Яо 410328, кл. G01 R 23/18, 1972 (прототип).