Устройство для воспроизведения спектра случайных вибраций Советский патент 1980 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно, к устройствам для воспроизведения спектра случайных вибраций на электродинамическом вибростенде.

Известны устройства для воспроизведения спектра случайных вибраций, содержащие генератор щума, многоканальную память, параллельные каналы выравнивания и анализа спектра с полосовым фильтром и блоком автоматической регулировки усиления в каждом канале, сумматор, усилитель мощности, возбудитель колебаний, измерительный вибропреобразователь и переключатель, служащий для подключения полосовых фильтров к генератору шума и памяти в режиме записи, а к вибропреобразователю - в режиме воспроизведения случайных вибраций 11.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для воспроизведения спектра случайных вибраций с последовательным формированием и анализом спектра, содержащее задатчик случайного сигнала, выполненный в виде кольцевой магнитной ленты с последовательно установленныМИ одноканальными головками записи, воспроизведения и стирания, усилитель мощности, электродинамический возбудитель колебаний, датчик вибрации и контур обратной связи для коррекции воспроизводимой записи случайного сигнала, выполненный в виде последовательно соединенных анализатора спектра с дискретным сканированием частоты, первого переключателя, задатчика спектра, второго переключателя, соединенного с управляющим входом усилителя с автоматической регулировкой усиления, основной вход которого соединение выходом полосового фильтра с дискретным сканированием частоты, а выход - с одним из входов сумматора, второй вход которого соединен с головкой воспроизведения и входом полосового фильтра, а ВЁ1ход - с головкой записи 2. Основным недостатком известных устройств является низкая точность формирования заданн&го спектра. Это обусловлено тем, что даже при сравнительно малом числе каналов погрешность перезаписи, вызванная неравномерностью амплитудно-частотной характеристики задятчика и возрастающая пропорционально числу циклов

коррекции-перезаписи (числу каналов) , достигает значительной величины. Кроме того, в процессе настройки спектра в известных устройствах испытуемое изделие непрерывно подвергается воздействию широкополосной случай ной вибрации высокого уровня, сравнимого с испытательным. Ширина спектральных каналов (узкополрсных составляющих) определяется шириной полосы пропускания узкополосных фильтров и является неизменной, что не позво ляет более гибко осуществлять регулирование спектра вибраций, например, увеличивать число каналов, приходящихся на резонансные области объекта испытаний. Такое устройство является сложНьм, вследствие наличия анализатора спектра и полосового фильтра с дискретным сканированием частоты.

Целью изобретения является снижение стоимости устройства за счет исключения анализатора спектра и повыщение точности.

Эта цель достигается тем, что устройство для воспроизведения спектра случайных вибраций, содержащее последовательно включенны задатчик случайного сигнала, выполненный в виде кольцевой магнитной ленты с последовательно установленными головкой записи, голокой стирания и головкой воспроизведения, усилитель мощности, электродинамический возбудитель колебаний и контур обратной связи для коррекции воспроизводимой записи случайного сигнала, снабжено второй головкой воспроизведения и переключателем головок воспроизведения, при этом вторая головка воспроизведения выполнена одноканальной, а первая головка воспроизведения и головки записи и стираИия выполнены многоканальными.

На чертеже изображена структурная схема устройства для воспроизведения спектра случайных вибраций. . .

Устройство содержит задатчик случайного сигнала, вьшолненный в виде кольцевой магнитной ленты 1 с последовательно установленными многоканальными переключаемыми магнитными головками 2, 3 и 4 записи, стирания, воспроизведения, соответственно, и вторую одноканальную магнитную головку 5 воспроизведения, а также переключатель 6 головок 4 и 5 воспроизведения, соединяющий их с последовательно соединенньпуш усилителем 7 мощности и элект1)одинамическнм воз€гудителем 8 колебаний. Датчик 9 ускорений, виброметр 10, элемент 11 сравнения, выход которого соединен с управляющим входом усилителя 12 с автоматической регулировкой усиления, основной вход которого соединен с магнитной головкой 4 воспроизведения, а выход - с магнитной гоЛовкой 2 записи образуют контур обратной связи.

Устройство содержит также задатчик 13 дисперсий вибрации в узких частотных полосах, подключенный ко второму входу элемента II сравнения через переключатель 14.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно с помоийю магнитной головки 2 в каналы блока магнитной записи записываются узкополосные случайные сигналы При этом их частотные полосы не перекрываются и в сумме составляют рабочий диапазон частот виброиспытаний.i

Магнитные головки 2, 3, 4 и переключа- .тель 14 включаются на первый канал, а nej5eключатель 6 устанавливается в положение а. Записанный в первом канале узкополосный сигнал воспроизводится с помощью магнитной головки 4 и через переключатель 6 и усилитель 7 мощности подается на электродинамический возбудитель 8 колебаний. С помощью датчика 9 ускорений вибрация преобразуется в электрический сигнал, уровень которого, а следовательно и уровень вибрации в данной частотной полосе, измеряется виброметром 10. Полученное значение V-p сравнивается в элементе 11 сравнения с заданным значением Ч,... Сигнал рассогласования поступает на усилитель 12 с автоматической регулировкой усиления, на другой вход которого подается корректируемый узкополосный сигнал с выхода магнитной головки 4 воспроизведения. После воспроизведения этот сигнал тут же стирается магнитной головкой 3 стирания. Одновременно сигнал с выхода усилителя 12 с автоматической регулировкой усиления, уровень которого скорректирован в соответствии с имеющимся рассогласованием, подается на магнитную головку 2 записи и вйовь записывается в первом канале.После окончания первого цикла коррекции магнитные головки 2, 3, 4 переключаются на следующий канал, а переключатель 14 устанавливается в соответствзющее положение. Производится коррекция сигнала во втором канале и т.д.. После окончания коррекции последнего уэкополосного сигнала требуемый спектр случайного процесса сформирован.

Магнитньхе головки 2, 3, 4 отключаются, а переключатель 6 устанавливается в положение б. При эюм суммарный широкополосный случайньгй сигнал, равный сумме записанных уэкополосных сигналов, воспроизводится магнитной головкой 5 воспроизведения и через переключатель 6 и усилитель 7 мощности подается на электродинамический возбудитель 8 колебаний, где и создается широкополосная случайная вибрация с заданным спектром.

В режиме формирования спектра каждый узЛополосный сигнал перезаписывается лишь одни раз, что исключает накопление погрещности и обуславливает повьшгение точности. Упрощение аппаратуры формирования спектра позволяет удешевить ее, ориентировочно, на 50%. Формула изобретения Устройство для воспроизведения спектра случайных вибраций, содержащее последователь но включенные задатчик случайного сигнала, выполненный в виде кольцевой магнитной ленты с последовательно установленными голов кой записи, головкой стирания и головкой воспроизведения, усилитель мощности, электро динамический возбудитель колебаний и контзф обратной связи для коррекции воспроизводимой записи случайного сигнала, отличающееся тем, что, с .снижения стоимости устройства за счет исключения анализатора спектра и повьциения точности, оно снабжено второй головкой воспроизведения и переключателем головок BocnpoH3Beneww, при этом вторая головка воспроизведения выполнена одноканальной, а первая головка воспроизведения и головки записи и стирания выполнены многоканальными. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское .свидетельство СССР 347612, кл. G 01 М 7/00, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 504957, кл. G 01 М 7/00, 1973 (прототип).