Устройство для измерения рассеяния энергии Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 G01M5/00 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к измеритель ным устройствам, регистрирующим рассеяние энергии в объектах, подвергающихся периодическим механическим воздействиям и в частности для устройств использующихся при оснащении испытательных стендов, предназначенных для исследования вибропогло1аающих свойств конструкций и их узлов. Известно измерительное устройство к испытательному стенду, содержащее датчики деформации и усилий, канал преобразования сигналов датчика деформаций, канал преобразования сигналов датчиков усилий, двухкоординатный регистратор 1 . Однако устройство обладает пониженной точностью измерения, обусловленной необходимостью дополнительными средствами измерять площадь зарегистрированной петли гистерезиса, невозможностью получать непосредственно зависимость орссеивания энергии ОТ частоты возбуждения, что увеличивает затраты на эксперимент. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измерительное устройство для испытательного стенда, содержащее датчики деформаций и усилий, каналы преобразования сигналов этих датчиков и двухкоординатный регистратор и снабженное двумя ключами и интегратором И. Известное устройство регистрирует зависимость петли гистерезиса от величины прикладываемых усилий, но его использование для получения зависимости рассеяния энергии от частоты возбуждения приводит к увеличению времени испытаний и, следовательно, к возрастанию затрат, а также увеличивает погрешность измерения, так как результаты измерения выражаются в дискретных величинах, промежуточные значения между которыми могут быть получены при помощиинтерполяции. Использование сигналов специаль39ной формы не дает возможности для применения существующей стандартной аппаратуры возбуждения гармонических колебаний, что удорожает стоимость оснащения испытательных стендов. Цель изобретения - повышение томности измерения частотных зависимостей рассеяния энергии при одновремен ном снижении затрат на испытания. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения рассеяния энергии, содержащее первый пи ковый детектор, первый интегратор, ключ,двухкоординатный регистратор. дополнительно введены второй интегра тор, компаратор, два триггера, фильтр блок умножения, преобразователь, два формирователя и второй пиковый детектор, вход которого соединен с первым входом устройства и входом первого формирователя -одновременно, а выход с входом ключа, при этом выход первого формирователя подсоединены через преобразователь к первому входу двухкоординатного регистратора и входами двух интеграторов одновременно и непосредственно к входу первого триггера, первый выход которого соединен с .входом управления ключа, а второй с входом управления первого интегратора, причем второй вход устройства соединен одновременно с входом второго формирователя и через первый пиковый детектор - с первым входом блока умножения, выход которого подсоединен к второму вхоДу„двухкоординатного регистратора, кроме того выход второго формирователя соединен с первым входом второго триггера, выход которого подключен к входу управления второго интегратора, причем выходы интеграторов соединены с соответствуюй ими входами компаратора, а выход последнего - с вторыми входами триггеров, при этом выход ключа подсоединен через фильтр к второму входу блока умножения. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - эпюры сигналов на узлах схемы. Сигналы усилия подаются на первый вход устройства, к которому подсоединены входы второго пикового детектора 1 и первого формирователя 2, выход которого соединен через преобразователь 3 частота - напряжение со входом двухкоординатного регистратора 4 и входами интеграторов 5 и 6, а вы0ход второго пикового детектора I соединен со входом ключа 7. Сигналы деформации подаются на второй вход устройства, с которым соединены входы второго формирователя 8 и первого пикового детектора 9, соединенного через блок 10 умножения со вторым входом регистратора 4. Выходы формирователей 2 и 8 соединены со входами триггеров 11 и 12 соответственно, со вторыми входами которых соединены через компаратор 13 выходы интеграторов 5 и 6. Выход второго триггера 12 соединен со входами управления второго интегратора 6. Второй выход первого триггера 11 срединен со входом управления первого интегратора 5, а первый выход - со входом управления ключа 7, выход которого через фильтр 14 соединен со вторым входом блока 10 умножеУстройство работает следующим образом. Сигналы на входах устройства изменяются по гармоническому закону и сигнал деформации на втором входе отстает по фазе от сигнала усилий на первом входе. На выходах пиковых детекторов 1 и 9 вырабатываются напряжения (U, Ug) прямо пропорциональные амплитудам (Е, Е) входных сигналов. Формирователи 2 и 8 вырабатывают короткие импульсы напряжения (U, Ua) в моменты переходов входных сигналов через ноль, устанавливающие в рабочее состояние триггеры 11 и 12, при которых на управляющие входы интеграторов 5 и 6 подаются сигналы, разрешающие интегрирование (на фиг. 2 1). Интеграторы 5 и 6 интегрируют напряжение, вырабатываемое преобразователем 3, и прямо пропорциональное по величине частоте сигналов усилия. Постоянная времени интегратора 5 больше постоянной времени интегратора 6. Так как сигнал усилия опережает по фазе сигнал деформации, то интегратор 5 начинает работать раньше интегратора 6, но сигнал Ug на выходе интегратора 5 менее крутой чем сигнал UgHa выходе интегратора 6. Процесс интегрирования продолжается, пока не сравняются напряжения и 5 и Ug. Тогда срабатывает компаратор 13, формируя импульсы, устанавливающий триггеры 11 и 12 в начальное соединение. При этом интеграторы 5 и 6 сбрасываются, и процесс повторяется при поступлении новых импульсов и 2. и Ug. Процесс интегрирования укладывается в интервале, мень шем половины периода повторения сигнала усилия. Длительность импульса, получаемого на выходе триггера 11 в течение работы интегратора 5 определяется выражением t. („ 4 ь г.-t 5 -б где t j - время отставания импульса Ug от IJ2; Г U fg- постоянная времени интеграторов 5 и 6, причем На время t открывается ключ 7, пропуская на фильтр напряжение и, . Фильтр 1 выделяет постоянную составляющую из последовательности импульсов на выходе ключа 7. Его выходное напряжение описывается B ipaжением - - Т i iYpr и„ и. где :( 3 угол отставания фазы деформации от усилия; , Т - период сигнала усилия. Блок 10 производит перемножение си налов Ug и . Его выходной сигнал и.„ и,-и, Чх MQ- -9 1 i Регистратор 4 строит график зависимос ти сигнала, Uio т частотьи Площадь петли гистерезиса S при. гар монических сигналах определяется sbipa жением S E E - -sinif, (4) где Е . и Е 2 - амплитудь гармонических сигналов усилия и дефор мации. Для большинства конструкций величи на Чл,, превышает . . Поэтому,с погрешностью не более 1 можно считать, что S Е, . . (5) Выражение (5) аналогично (3). Таким образом устройство регистрирует зависимость рассеяния энергии от частоты усилий. Предлагаемое устройство позволяет регистрировать семейства зависимостей рассеяния энергии от частоты усилий при разных уровнях усилий. При этом форма изменения усилий носит гармонический характер. Зто позволяет использовать при испытаниях серийно выпускаемые устройства возбуждения. Формула изобретения Устройство для измерения рассеяния энергии, содержащее первый пиковый детектор, первый интегратор, ключ, двухкоординатный регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения частотных зависимостей рассеяния энергии при одновременном снижении затрат на испытания, в него дополнительно введень второй интегратор, компаратор, два триггера, фильтр,блок умножения, преобразователь, два формирователя и второй пиковый детектор, вход которого соединен с первым входом устройства и входом первого формирователя одновременно, а выход - с входом ключа, при этом,выход первого формирователя подсоединен через преобразователь к первому входу двухкоординатного регистратора и входам двух интеграторов одновременно и непосредственно к входу первого триггера, первый выход которого соединен с входом управления ключа, а второй - с входом управления первого интегратора,причем второй вход устройства соединен одновременно с входом второго формирователя и через первый пиковый детектор - с первым входом блока умножения, выход которого подсоединен к второму входу двухкоординатного регистратора,кроме того выход второго формирователя соединен с первым входом второго триггера, выход которого подключен к входу управления второго интегратора, причем выходы интеграторов сое-, динены с соответствующими входами компаратора, а.выход последнего с вторыми входами триггеров, при том выход ключа подсоединен через фильтр к второму входу блока умноже- ния. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 3337, кл. G 01 М 5/00, 197. 2.Авторское свидетельство СССР Vf 680410, кл. G 01 М 5/00, 197.