Устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций Советский патент 1982 года по МПК G01M7/00 

1

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для формирования спектра широкополосных случайных вибраций.

Известно устройство для испытания изделий на случайную широкополосную вибрацию, содержащее генератор шума, подключенные к его выходу полосовые формирующие фильтры, регулируемые усилители, подключенные g к соответствующим полосовым формирующим фильтрам, сумматор, усилитель мощности и возбудитель колебаний, цепь обратной связи, включающую вибродатчик, набор полосовых анализирую-1 щих фильтров, входы которых подключены к выходу вибродатчика, блоки сравнения, выходы которых подключены к управляющим входам регулируемых усилителей. Устройство поз- 20 воляет проводить испытания на случайные широкополосные вибрации | j.

Однако точность устройства недостаточная, это вызвано тем, что

обеспечить идентичные параметры фор мирующих и анализирующих полосовых ф| льтров не представляется возможным.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций, содержащее генератор белого шума, подключенный к его выходу первый сумматор, параллельные каналы формирования, каждый из которых включает последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу первого сумматора, измеритель канальной дисперсии и , блок сравнения, второй вход которого подключен к источнику напряжения программы, фазосдвигающее звено, выполненное в виде фазоинвертора, регулируемый усилитель, управляющий вход которого соединен с выходом канального блока сравнений, а сигнальный вход - через фазосдвигающее звено с выходом канального полосового фильтра, общий для всех каналов второй сумматор, входы которого подключены к выходам регулируемых усилителей, возбудитель колебаний, подключенный к выходу второго сумматора, вибродатчик, выход которого подключен к входу первого сумматора формирователь опорного сигнала, состоящий из двух цепей, каждая из которых включает знакочувствительный вентиль, подключенный к выходу канал ного блока сравнения, и ключ 2j. Устройство, содержащее один набор полосовых фильтров, позволяет выравнивать неравномерность фазово.-частотной характеристики возбудителя колебаний при фазовом сдвиге между сигналами вибродатчика и сигналом возбудителя колебаний, равным О или , однако при углах, равных промежуточным значениям, например , выравнивание не осуществимо,, что снижает точность формирования спектра. Цель изобретения - повышение точности. Указанная цель достигается тем, что устройство для формирования спек тра широкополосных случайных вибраций, содержащее генератор белого шума, подключенный к его выходу первый сумматор, параллельные каналы формирования, каждый из которых включает последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу первого сумматора, измеритель канальной дисперсии и блок сравнения, второй вход которого подключен к источнику напряжения программы, фазосдвигающее звено выполненное в виде фазоинвертора, регулируемый усилитель, управляющий вход которого соединен с выходом канального блока сравнения, а сигнальный вход - через фазосдвигающее звено с выходом канального полосового фильтра, общий для всех каналов второй сумматор, входы которого подключены к выходам регулируемых усилителей, возбудитель колебаний, подключенный к выходу второго сумматора, вибродатчик, выход которого подключен к входу первого сумматора,: формирователь опорного сигнала, сЪстоящий из двух цепей, каждая из кото рых включает знакочувствительный вен тиль, подключенный к выводу канального блока сравнения, и ключ, снабStgHo измерителем общей дисперсии и инвертором, подключенными к выходу генератора белого шума, а в каждом канале формирователя - последовательно соединенными блоком вычитания, первый вход которого подключен к выходу инвертора, дополнительным измерителем дисперсии и вторым блоком сравнения, а также вторым регулируемым усилителем, вход которого подключен к выходу канального полосового фильтра и третьим блоком сравнения , входы которого подключены к . выходам измерителей общей и канальной дисперсии, а выход - к управляющему входу второго регулируемого усилителя, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, фазосдвигающее звено каждого канала формирования выполнено в виде управляемого фазовращателя, управляющий вход которого подключен к выходу второго блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу формирователя опорного сигнала. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит генератор 1 белого шума, подключенный к его выходу первый сумматор 2, измеритель 3 общей дисперсии и инвертор , последовательно соединенные второй сумматор 5 и возбудитель 6 колебаний, вибродатчик 7 подключенный к второму входу сумматора 2, каналы формирования, каждый из которых включает последовательно соединенные полосовой фильтр 8, измеритель 9 канальной дисперсии и блок 10 сравнения, второй вход которого подключен к источнику напряжения программы (не показан) . Для формирования опорного сигнала в каждом канале служит формирователь 11 опорного сигнала, состоящий из двух цепей, первая из которых включает знакочувствительный вентиль 12 и ключ 13, а вторая знакочувствительный вентиль И и ключ 15. Для формирования сигнала, поступающего на управляющий вход . канального управляемого фазовращателя 16, служат последовательно соединенные блок 17 вычитания, первый вход которого подключен к инвертору , дополнительный измеритель 18 дисперсии и второй блок 19 сравнения, к второму входу которого подключены выходы ключей 13 и 15Устройство содержит также в каждом канале второй регулируемый усилитель 20, сигнальный вход которого подключен к выходу соответствующего полосового фильтра 8, а управляющий к третьему блоку 21 сравнения, вход которого подключены к выходам измерителя 9 канальной дисперсии и усил теля 22, выход которого подключен к выходу измерителя 3 общей дисперсии и усилителя 22, выход которого подключен к выходу измерителя 3 общей дисперсии. Для усиления сигналов, снимаемых с выхода фазовращателя 16 в каждом канале, предназначен регулируемый усилитель 23, управляю щий вход которого подключен к выходу блока 10 сравнения, а выход - к второму сумматору 5Устройство работает следующим образом. Случайный сигнал с выхода генера тора 1 белого шума проходит через первый сумматор 2, полосовые фильтры 8 и регулируемые усилители 23, поступает на .вход второго сумматора 5. Сигнал с выхода сумматора 5 поступает на вход возбудителя 6 колеба ний. Механические колебания преобра зуются вибродатчиком 7 в электричес кий сигнал, который поступает на :Вход сумматора 2, где складывается .или вычитается с исходным случайным сигналом в зависимости от фазы си|- 1нала на выходе цепи обратной связи. Фаза сигнала в каждом канале устанавливается с помощью фазовращателей 16 либо О , либо iBO по отношению к исходному сигналу генератора 1. Измерители 9 канальной дисперсии измеряют величину мощности сигнала в полосе пропускания фильтров 8. Результаты измерений сравниваются с напряжениями программ в блоках 10 сравнения.

В зависимости от знака сигнала на выходе блока 10 сравнения, сигнал проходит на вход ключей 13 и 15 чере знакочувствительный вентиль 12 или k. На выходе формирователя 11 опорного сигнала автоматически выбирается знак сигнала обратной связи, поступающего на вход второго блока 19 сравнения. На другой вход блока 19 поступает сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу между сигналом генератора 1 и сигналом на выходе полосового фильтра 8. В случае, если фазовый сдвиг не равен О или 180, то на выходе блока 19 сравнения фор-.

возбудителя колебаний.

45

Фо|рмула изобретения .

Устройство для формирования спектра и1иро(ополосных случайных вибраций, содержащее генератор белого шума, подключенный к его выходу первый сумматор, параллельные каналы формирования, каждый из которых включает последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу первого сумматора, измеритель канальной дис3«мируется сигнал управляющий фазовра- щателен 16, так, чтобы фазовый сдвиг свести к О или iBO. Отрегулированный по уровню и фазе сигнал с выхода усилителя 23 поступает на вход сумматора 5 и дэлее на вход возбудители 6 колебаний. Сигнал с выхода полосовых фильтров 8 поступает в каждом I канале на вход второго регулируемого усилителя 2, который управляется сигналом с выхода третьего блока 21 сравнения так, чтобы на входы блока 17 вычитания поступали сигналы равных дисперсий. Так, на первый вход блока 17 поступает сигнал генератора 1 через инвертор k с дисперсией, равной дис- Персии на выходе генератора 1. На второй вход блока 17 поступает разностный сигнал с выхода блока 21 сравнения, усиленный усилителем 20. Сигнал на выходе блока 21 пропор ционален разности дисперсий в соответствующем канале и дисперсии СИ1- нала, равного р- где D, - дисперсия на выходе генератора 1; N - число каналов. Сигнал с дисперсией - формируется с помощью измерителя 3 общей дисперсии и усилителя 22. Сигнал разности управляет коэффициентом передачи усилителя 20, обеспечивая равенство дисперсий сигналов на выходе инвертора 4 и усилителя 20. Уровень сигнала на выходе блока 17, 1ри равенстве дисперсий на входе, определяется фазами входных сигналов. Мощность разностного сигнала с выхода блока 17 измеряется дополнительным измерителем 18. Изобретение повышает точность формирования спектра вибраций, обеспечивая выравнивание неравномерности фазово-частотной характеристики 7 Персии и блок сравнения, второй в:ко которого подключен к источнику напряжения программы, фаЗосдвигающее звено, выполненное в виде фазоинвертора, регулируемый усилитель, уп равляющий вход которого соединен с выходом канального блока сравнения, а сигнальный вход - через фазосдвигающее звено с выходом канального полосового фильтра, общий для всех каналов второй сумматор, входы кото рого подключены к выходам регулируе мых усилителей, возбудитель колебаний, подключенный к выходу второго сумматора, вибродатчик, выход которого подключен к входу первого сумматора, формирователь опорного сигнала, состоящий из двух цепей, каждая из которых включает знакочувствительный вентиль, подключенный к выходу канального блока сравнения, и ключ, отличающееся тем,- что, с целью повышени; точности, оно снабжено измерителем общей дисперсии и инвертором, подключенны ми к выходу генератора белого шума, а в каждом канале формирования - последовательно соединенными блоком вычитания, первый вход которогсг подключен к выходу инвертора. 3 дополнительным измерителем дисперсий и вторым блоком сравнения, а также вторым регулируемым усилителем, вход которого подключен к выходу канального полосовогофильтра и третьим блоком сравнения, входы которого подключены к выходам измерителей общей и канальной дисперсии, а выход - к управляющему входу второго регулируемого усилителя, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, фазосдвигающее звено каждого канала формирования выполнено в виде управляемого фазовращателя, управляющий вход которого подключен к выходу второго блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу формирователя опорного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Приборы и системы для измерения вибрации шума и удара. Справочник под ред. В.В. Клюева. Кн. 2. М. , Машиностроение, 1978, с. 173. 2.Авторское свидетельство СССР К 7562+, кл. G 01 М 7/00, 1975 (прототип).