Устройство для вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте Советский патент 1980 года по МПК G01M7/00 G01N3/38 G05D19/00 

Изобретение относится к технике механических испытаний, а именно к устройствам для вибрационных испытаний на резонансной частоте, и может быть использовано, например, в различных отраслях приборостроения, а также для исследования сопротивления усталости деталей машин и образцов материалов. Известны устройства указанного назначения, работающие по принципу фазовой подстройки частоты задающего генератора, возбуждающего через усилитель мощности вибратор, содержащие фазовый детектор, сигнал которого, соответствующий сдвигу фаз между возбуждающим усилием и реакцией на последнее испытуемого изделия, подается на реверсивный электродвигатель, кинематически связанный с движком потенциометра блока подстройки частоты задаю щего генератора 1. Однако такие устройства имеют недостаточные быстродействие и устойчивость. Наибол(;е близким к изобретению по технической сущности /является устройство для вибрационных испытаний изделий на резо. нансной частоте, реализующее автоколебатепьный режим вoзбyжJ eния, содержащее усилитель мощности, подключенный к нему вибратор, устанавливаемый на испытуемом изделии виброизмерительный преобразователь, предусилитель и подключенные к нему цепь автоматической регулировки уровня возбуждения и цепь положительной обратной -связи, включающую щирокополосный фазовращатель с ручной настройкой и фильтр 2. Использование в данном устройстве фазовращателя с ручной настройкой обуславливает трудоемкость поддержания резонансного режима, в особенности в случае изменения резонансной частоты изделия в процессе испытания. По зтой же причине существенную часть времени испытания испытуемое изделие возбуждается в нерезонансном режиме, что снижает точность испытания. Цель изобретения - повышение точности испытания и уменьшение его трудоемкости. Эта цель достигается тем, что устройство снабжено фазовым детект;ором, один вход которого соединен со входом вибратора, а другой - с выходом предусилителя. и подключснным к выходу фазового детектора исполнительным блоком управления фазовращателем. Кроме того, устройство снабжено ограничителями амплитуды, включенными на входах фазового детектора. Фазовращатель содержит последовательно включенные фазоинвертор, широкополосный фазорасщепитель и синусно-косинусный врапмющийся тран«форматор; статоркые обмотки которого подключены к выходам фазорасщепит ля через согласуяэщие усилители, а исполнитель ный блок управления фазовращателем выполнен в виде последовательно включенных усилителя постоянного тока, электронного ключа и реверсивного электродвигателя, кинематически связанного с ротором вращающегося 1рансформатора. На чертеже изображена блок-схема устройства для вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте. Устройство содержит электродинамический вибратор 1, подвижная катущка которого соед няется с испытуемым изделием 2, на котором устанавливается виброизмерительный преобразователь 3, в частности акселерометр, подключенный к выходу последнего предусилитель 4, ускг итель 5 мощности, к которому ,подключе1 вибратор 1, и подключенные к предусилителю 4 цепь положительной обратно связи и цепь автоматической регулировки уров ня возбуждения. Цепь положительной обратной связи содержит широкополосный фазовра щатель 6, в состав которого входят последовательно включенные фазоинвертор 7, широкополосный фазорасщепитель 8 и подключенный к выходам последнего через согласующие усилители 9 и 10 своими статорными обмотками (на чертеже не показаны) синусно косинусньш вращающийся трансформатор 11; регулируемый делитель 12 напряжения и усилитель 13, выход которого подключен ко входу усилителя 5 мощности. В цепь автоматической регулировки уровня входят усилители 14 и 15 переменного тока, детектор 16 дифференциальный усилитель 17 и регулируемый делитель 12 напряжения, который выпол нен на основе полевого транзистора и является общим элементом для цепей автоматичес кой регулировки уровня и положительной обратной связи. Для автоматической регулировки фазы сиг нала положительной обратной связи в устрой ство введены фазовь й детектор 18, один вход которого) соединен с выходом предуси лителя 4 че{)ез ограничитель 19 амплитуды, а другой - со входом вибратора 1 через ограничитель 20 амплитуды, и исполнительны &1ОК 21 управления фазовращателем 6, вьшо неннр)1И в виде последовательно включенЕ1ых усили1еля 22 постоянного тока, Электронного ключа 23 и реверсив1101о электродвигателя 24, кинематически связанного с ротором вращающегося трансформатора 11 через редуктор 25. Резистор, включенный последовательно с подвижной катушкой вибратора 1, служит для съема входного сигнала вибратора 1, подаваемого на фазовый детектор 18. Работа устройства основана на использо-. ванни фазового критерия резонанса. Так, если в качестве виброизмерительного преобразователя 3 используется акселерометр, то фаза его сигнала при резонансе: опережает фазу возмущаюп1ей силы на 90. В данном устройстве за сигнал возмущающей силы принят входной сигнал вибратора 1. При отклонении разности фаз указанных сигналов от требуемой на выходе фазового детектора появляется сигнал рассогласования соответствующей величины и знака, который через усилитель 22 постоянного тока и ключ 23 управляет реверсивным электродвигателем 24. Пос.оедний поворачивает ротор -вращающегося трансформатора 11, вследствие чего изменяется фаза сигнала положительной обратной связи. Это изменение происходит до тех пор, пока не установится требуемый сдвиг фаз. Для стаблльной работы фазового детектора 18 необходимо его входные напряжения поддерживать на определенном уровне. Эту функцию выполняют ограничите.гш 19 и 20 амплитуды. Устойчивость автоколебаний обеспечивается также благодаря наличию автоматического регулятора уровня. Уменьшение трудоемкости и повышение точности, достигаемые -при использовании изобретения позволяют снизить стоимость испытаний и повысить -надежность изделий/. Формула изобретения 1. Устройство для вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте, содержащее усилитель мощности, подключенный к нему вибратор, устанавливаемый на испытуемом изделии виброизмерительный преобразователь, предусштитель и подключенные к нему цепь ав/оматической S регулировки уровня возбуждения и цепь положительной обратной связи, включающую широкополосный фазовращатель, отличающееся тем, что, .с целью повьпиения точности и уменьшения трудоемкости испытаний, оно снабжено фазовым деккЮром, один: вход которого соединен со входом вибратора, а другой - с выходом предусилителя и подключенным к выходу фазовог-о де тектора исполнительнь М блоком управления фазовращателем. 57313 2.Устройство по п, I, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено ограничителями амплитуды, включенными на входах фазового детектора. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- g щ е е с я тем, что фазовращатель содержит последовательно включенные фазоинвертор ишрокополосный фазорасщепитель и синусно-косинусный вращающийся трансформатор, статорHbie обмотки которого подключены к вы-О ходам фазорасщепителя через согласующие усилители, а исполнительный блок управления выполнен в виде последовательно включенных 8 усилителя постоянпого тока, электродного ключа и реверсивного электродвигателя, кк сматически связанного с ротором враи1аю цегося Т1;1ансформатора. Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 248306, кл. G 01 М 7/00, 1968. 2. .4в10рское свидетельство СССР N 464795, кл. 6 01 М 7/00, 1973 (прототип).

1-б..„..„.

12