Вибростенд Советский патент 1980 года по МПК G05D15/00 

(54) ВИБРОСТЕНД Изобретение относится к испытатель ной технике и может быть использовано для испытаний на синусоидальные вибрации с фиксированной или плавно меняющей ся частотой. Известаы вибростеноы для проведения испытаний на фиксированных или плавно меняющихся частотах с устройствами KC Jрекции частотней характеристики вибратора и регуляторами амплитуды параметра вибрации l} и 2 . В рассмотренных устройствах расширение динамического диапазсжа регулирования и вьфавнивания частотной характериотики достигается с помсацью либо регуля- тора амплитуды параметра вибраций, либо корректирующих звеньев. Регулятс эы амплитуды в зависимости от величины измен& ния входного сигнала и его частоты не позволяют поднимать завалы частотной характеристики до установленного уровня с одинаковой точностью. Корректирующие звенья позволяют поднимать завалы частотной характеристики, но сложны в настройке и требуют знания частотной характеристики до испытаний, а при уходе резонансов объекта в процессе испытаний требуют перестройки. Кроме того, аппаратурная реализация таких устройств для широкого диапазона частот требует наличия большо1Х) числа фильтров и системы оперативного утфавления фильтрацией. Из Известных вибростендов наиболее близким по технической сущности является вибростенд, содержащий задающий генератор и последовательно связашгые регулятор амплитуды колебаний, усилитель мощности, вибратор, вибропреобразователь, усилитель, первый выпрямитель, первый фильтр и элемент сравнения з, Однако известный вибростенд хар акт« рнзуется недостаточной точностью сглаживания частотной характеристики на различных уровнях динамического диапазона, а также тем, что завалы частотной характеристики, обуславливаемые обратным влиянием испытуемого объекта, и аавгчяы и затухание уровня частотной характсристи- 373462 ки, наблюдаемые после высокочастотного резонанса подвижной системы вибратора, выровнять с одинаковой точностью невозможно. Цель изобретения - расширение областэ j применения вибростенда путем увеличения динамического диапазона изменения амплитуд вибраций и расширения работы вибростенда в область более высоких частот. Поставленная цель достигается тем, ю что вибростенд содержит последовательное соединенные второй выпрямитель и второй фильтр, а также преобразователь частоты, ключ и третий фильтр, первый вход которого подключен к выходу задающего гене-15 ратора, к первому входу ключа и ко входам второго выпрямителя и преобразователя частоты, второй вход - ко второму входу ключа, первому входу регулятора амплитуды колебаний и выходу элемента 20 сравнения, третий вход - к выходу преобразователя частоты и вторым входам первого и второго фильтров, а выход - к выходу ключа и второму входу регулятора амплитуды колебаний, а второй вход элемента сравнения соединен с выходом второго фильтра. На чертеже представлена схема вибростенда. Вибростенд содержит задающий генера-- тор 1, ключ 2, регулятор 3 амплитудьз колебаний, усилитель 4 мощности, н.гбратор 5, вибропреобразователь 6, усилитель 7, первый выпрямитель 8, первый фильтр 9, элемент 1О сравнения, второй фильтр 11, второй выпрямитель 12, преобразователь 13 частоты, третий фильтр 14. Параллельно соединенные ключ 2 и тре тий фильтр 14 образуют корректирующую цепь. Ключ 8 служит для подключения в цеп вибростенда фильтра 14. Фильтр 14 перестраивается по частоте управляющим напряжением преобразователя частоты и добротности напряжением с элемента сравнения. Выход корректирующей цепи соединен с EKOUOM регулятора 3 амплитуды колебалий, выполненного на ЦЕухзатворнсм полевом транзисторе и изменяющего коэффициент усиления в зависимости от управляющего напряжения ц&пи обратной связи. Рёгулятч: 3 амплитуды Колебаний последовательно соединен с усилителем 4 мбЩйоЬти и вибратором 5. На столе вибратора 5 установлен вибропрео азователь 6, преобразующий механи |Чвскив колебания стола в электрический }сигнал. Выход вибрсяреобразователя 6 9 соединен с усилителем 7. Усиленный сиг нал с ус1« ителя 7 поступает на вход выпрямителя 8. Выпрямленный сигнал сглаживается фильтром 9. Фильтр выполнен перестраиваемым, с целью исключения модуляции полезного сигнала управляющим апряжением. Выходной сигнал сглаживаюего фильтра 9 поступает на первый вход лемента 1О сравнения, который осущестляет сравнение оперного сигнала с сигна- псы обратной связи и разностный сигнал поступает на управляемый вход регулятора 3 амплитуды колебаний. Второй вход элемента 1О сравнения связан с последовательно соединенными выгфямителем 12 и сглаживающим фильтром 11. Эта цепь формирует опорное напряжение с выходного сигнала задающего генератора с последующим выпрямлением и согласованием. этого, сигнал с элемента сравнения 10 поступает на вход перестраиваемого полосового фильтра 14, осуществл51я изменение его добротности в зависимости от изменения амплитуды, сигнала элемента сравнения. Элемент 10 сравнения соединен с управляющим входом ключа 2. Преобразователь частоты фс мирует сигнал управления для перестраиваемых фильтров. Устройство работает следующим образом. Сигнал с задающего генератора 1 че- рез управляющий ключ 2 поступает на регулятор 3 амплитудь колебаний. В момент включения частотная характеристика ли- нейна;И управляющий ключ 2 находится в открыте состоянии. Рабочая точка регулятора смещена в нижнюю часть регулировочной характеристики. Сигнал с регулятора 3 амплитуды колебаний уси;швается усилителем 4 мощности и пpиклaдыJвaeтcя к вибратору 5, возбуждая в нем механические колебания с частотой входного сигнала и уровнем параметра вибраций, например ускорением, определяемым амп-1итудой входного сигнала и коэффициентом передачи цепи обратной связи. Постоянная времени сглаживающего фильтра 9 изменяется прсшорпионально изменению управляющего напряжения формируемого преобразователя 13. Сигнал с сглаживающего фильтра 9 поступает на первый вход элемента Ю сравнения. На второй вход элемента сравнения поступает сигнал с задающего генератора 1 через вьгпрямитель 12 и сглаживающий фильтр 11. Постоягшая времени сглаживающего фильтра 11 перестраивается также, Kas и фильтра 9. Таким обраэсм, эта цепь формирует опорное напряжение, которое зависит от изменения уроЕ ня сигнала задающего генератора. Элемент сравнения 10 настроен так, что если вибратор работает на линейном участке характеристики, то разностный сигнал.полу- чаемый на элементе сравнения и прикладываемый к управляющему входу регулятора 3,. и амплитуда колебаний соответс-рвует начальному положению рабочей точки регулятора. В случае работы вибратора на участке частотаой характеристики.имею щей пик или провал, изменится выхошюй сигнал вибропреобразователя 6 и соответствегшо выходной сигнал элемента сравнения, который изменяет коэффициент усиле- ния регулятора 3 амплитуды колебаний. Регулятор 3 амплитуды колебаний вьшолнен на двухзатворном полевом транзисторе, например МОП-тетроде. На первый за-р вор полевого транзистора поступает сигнал от задающего генератора 1, на второй - управляющий сигнал с элемента сравнения Ю. Схема- регулятора отличается большим динамическим диапазоном регулирования и высокой амплитудно-ффзовой стабильностью, ВыЬокое входное сопротивление регулятфа 3 амплитуды колебаний дает возможность хорошего согласования с другими узлами вибростенда. Одна ко при наличии глубоких узкополосных завалов в частотаой характеристике вибрато ра,особенно в зоне высоких частот, точность поддержания уровня выходного сирнала регулятором 3 заметно снижается. Кроме того, после высокочастотного резонанса подвижной системы вибратора 5 уровень выходного сигнала заметно.затухает при наличии нескольких завалов,обус ловленных конструктивными особенностями вибратсра или обратиьпи влиянием иопытуемых объектов. Для значительно лучшего выравнивания частотной характериотики в перечисленных случаях введена корректирующая цепь. При работе на линейном участке частотной характеристики или на подъемах управл пощий ключ 2 нахо/1ится в исходнсми состояшш (замкнут) и коррект1фующая цепь отключена. Если вибратор работает на учас-псе частотной характеристики, имеющей завал, что соответствует отрицательному сигналу с элемента 10 сравнения,управляющий ключ 2 разомкнут и перестраиваемый по частоте и добротности псхпосовой фильтр 14 подключен. Фильтр 14 пoдarov aeт уровень входного сигнала, а поскольку рабочая точка регулятора выбрана в нижней части регулировочной характеристеки, то воомоя ный подъем выходн жо сигнала отработает регулятор амплитуды колебаний. Управляющий ключ 2 переключается в исхош1ое состояние только в том случае, если уровень выходного сигнала превысит уровень, определенный начальным значением, В случае работы вибростенда в высокочастотной области, где набл1одается затухавде уровня частотной характеристики, включение перестраиваемого полосового фильтра соответстивует подъему входного сигнала регулятора 3 амплитудгл колебаний, чем достигается расширение полосы воспроизводимых частот вибратором. Использование в вибростенде управляемой ксрректирующей цепи позволяет увеличить точность поддержания уровня амплитyднo-чacтoтlioй характеристики вибратора и расширить диапазон работы вибратора в область более высоких частот, применение в регуляторе амплитуды псхпевого эранзистора (например МСП-тетрода) обеспечивает увеличение динамического диапазона регулирования при высокой амплитудко-фа- зовой стабильности и хорошей согласоваиности с щэугими блоками вибростенда, ьключение задающего генератора через ш трямитель и фильтр на вход устройства сравнения позволило получить спорный сигнал. зависимый от изменения акодного сигнала, что исключает перестрой1су тфавляющего устройства и устройства сравнения. Это позволяет программно изменять -ровень входного сигнала непосредственно с задающего генератора 1. Формула и 3 о о р е т е н и я 1. Вибростенд, содер {Ш1ций задающий генератор и последовательно связанные регулятор амплитуды колебаний, усилитель мощности, вибратс, вибропреобрааователь, усилитель, первый выпрямитель, nepBi n1 фильтр и элемент сравнемш, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью расширения области применения вибростеяда, он содержит последовательно соединенные второй выпрямитель и второй фильтр, а также преобразователь частоты, ключ и третий фильтр, первый аход которого подключен к выходу задающего генератора, к первсму входу ключа и ко входам второго выпрямителя и преобразователя частоты, второй нход - к второму входу ключа, первому входу регулятора амплитуяьг колебаний и выходу элемента сравнения, третий вход - к вьгходу преЬбразо1мтеля

частоты и вторым входам первого и второго фильтра, а выход - к выходу ключа и второму впору регулятора амплитуды, а второй вход элемента сравнения соединен с выходом второго фильтра.

2. Вибростенд по п. 1, отличающий с я тем, что peгyлятqp амплитуды вьшолнен на двухзатворнсм полевсж транзисторе.

Источники информации, (принятые во внимание при экспертиза

1.Авторское свидетельство СССР № 319861, кл. Q01 М 7/00, 1972.

2.Случайные колебания , под ред.

С. Кренделла. М., Мир, 1967, с. 313134.

3.Лепк 3. А., Репитц Ю. Механические исшлтания приборов и,аппаратов, М., Мир, 1976, с.. 207-212 (прототип).