Устройство для записи частотных характеристик Советский патент 1982 года по МПК G01M7/00 G01H1/00 

(Б ) УСТРОЙСТВО для ЗАПИСИ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

1

Изобретение относится к средствам измерительной техники, в частности , .-для исследований частотных характеристик объектов, и может найти применение в любой отрасли машиностроения при проведении испытаний на воздействие вибрации и удара.

По основному авт. св. СССР ff tl 1 ЗЗЗ известно устройство для записи частотных характеристик ,-.содержащее пос-,Q ледоват льно соединенные генератор возбуждения с блоком управления разверткой частоты и автоматический регулятор амплитуды возбуждения, усилитель мощности, возбудитель колеба- )5 НИИ, первый измерительный преобразователь, подключенный через усилитель обратной связи к управляющему входу регулятора амплитуды возбуждения, вто рой измерительный преобразователь, го подключенный выходом ко входу измерительного усилителя, амплитудный детектор, подключенный выводом к одному входу двухкоординатного регистратора, к другому входу которого подключен выход первого преобразователя частота-аналог, входом подключейный ко входу амплитудного детектора fij.

В тех случаях, когда исследуемый частотный диапазон значительно уже всего диапазона развертки частоты задающего генератора . и точное его положение не известно, запись исследуемого диапазона требует проведения ряда операций, связанных с приближенной установкой начала и конца записи, либо замедленной разверткой частоты задающего генератора или многократного прохождения частоты по всему диапазону развертки для приближенного определения положения резонансных пиков. Указанные операции увеличивают время подготовки к измерениям и регистрации, снижают производительность труда оператора и быстродействие устройства в целом.

Цель изобретения - повышение производительности . Поставленная цель достигается тем, что устройство для записи частотных характеристик, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждения с блоком управления разверткой частоты и автоматический регулятор амплитуды возбуждения, усилитель мощности, возбудитель колебаний, первый измерительный преобразователь, подключенный через усилитель обратной связи к управляющему входу регулятора амплитуды возбуждения, второй измерительный преобразователь , подключенный выходом ко входу измерительного усилителя, амплитудный детектор, подключенный выходом к одному входу двухкоординатного регистратора, к другому входу которого подключен выход первого преобразователя частота-аналог, входом подключенный ко входу амплитудного детектора , снабжено генератором белого шума, пятью электронными ключами, двумя формирователями прямоугольных импульсов, двумя преобразователями частота-аналог, элементом сравнения, нуль-органом, элементами НЕ и ИЛИ, исполнительным элементом и согласующим усилителем, выход регулятора амплитуды возбуждения подключен через первый ключ к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом усилител мощности, выход генератора возбуждения подключен к одному входу элемента сравнения через последовательно соединенные второй ключ, первый формирователь прямоугольных импульсов и второй преобразователь частотааналог, к другому входу элемента сравнения подключен выход измерител ного усилителя через последовательно соединенные третий ключ, второй формирователь прямоугольных импульсо и третий преобразователь частотааналог, выход элемента сравнения че рез согласующий усилитель подключены ко входам нуль-органа и исполнительного элемента, выход которого подключен к управляющему входу блок управления разверткой частоты генератора возбуждения, выход нуль-органа подключен к управляющим входам первого и четвертого ключей и через элемент НЕ - к управляющим входам второго, третьего и пятого ключей, сигнальный вход последнего подключе к выходу генератора белого шума, вы ход пятого ключа - ко второму входу элемента ИЛИ, а четвертый ключ входом подключен к выходу измерительного усилителя и входу третьего ключа, а выходом - ко входам амплитудного детектора и первого преобразователя частота-аналог. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство для записи частотных характеристик содержит генератор 1 возбуждения с блоком управления разверткой частоты и задатчиком пределов диапазона развертки, автоматический регулятор 2 амплитуды возбуждения, усилитель 3 мощности, возбу дитель 4 колебаний, первый измерительный преобразователь 5 усилитель 6 обратной связи. На вибровозбудителе помещен испытуемый объект 7 с закрепленным на нем вторым измерительным преобразователем 8, измерительный усилитель 9, первый преобразователь 10 частота-аналог, амплитудный детектор 11, двухкоординатный регистратор 12, генератор 13 белого шума, пять электронных ключей соответственно первый, второй, третий, четверть й и пятый, первый и второй формирователи 19 и 20 прямоугольных импульсов, второй и третий преобразователи 21 и 22 частота-аналог, элемент 23 сравнения, согласующий усилитель 2k, исполнительный элемент 25, нуль-орган 26, элемент НЕ 27 и элемент ИЛИ 28. Выход генератор 1 возбуждения подключен ко входу автоматического регулятора 2 амплитуды возбуждения, выход которого подключен через первый ключ 14 к первому входу элемента 28 ИЛИ, выход последнего через усилитель 3 мощности подключен ко входу возбудителя k колебаний с установ/1енным на его подвижной части первым измерительным преобразователем 5 выход которого через усилитель 6 обратной связи подключен к управляющему входу регулятора 2 амплитуды возбуждения. На испытуемом объекте 7 закреплен второй измерительный преобразователь 8, выход которого через измерительный усилитель 9 подключен ко входам третьего и четвертого ключей 16 и 17 со-г ответственно. Выход четвертого ключа 17 подключен ко входу амплитудного -детектора 11 к входу первого преобразователя 10 частота-аналог, выходы которых соединены со входами двухкоординатного регистратора 12. Выход генератора 1 возбуждения подключен через последовательно соединенные второй ключ 15i первый формировател 19 прямоугольных импульсов и второй преобразователь 21 частота-аналог к одному входу элемента 23 сравнения, к другому входу которого через дополнительно соединенные второй фо мирователь 20 прямоугольных импульсо и третий преобразователь 22 частотааналог подключен выход третьего ключа 16. Выход:элемента 23 сравнения через согласующий усилитель 2 подключен ко входам нуль-органа 2б и допол нительного элемента 25, выход которо го соединен с управляющим входом бло ка развертки частоты, входящего в состав генератора 1 возбуждения. Выход нуль-органа 26 подключен к управляющим входам первого и четвертого ключей и 17, а элемент 27 НЕ к управляющим входам второго, третьего и пятого ключей 15, 16 и 19 со ответственно. Выход генератора 13 белого шума подключен через пятый ключ 18 ко второму входу элемента ИЛИ 28. Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода генератора 13 белого шума через открытый пятый ключ 18 и элемент ИЛИ 28 проходит усилителя 3 мощности и воздействует на возбудитель 4 колебаний и установленный на его подвижной час ти испытуемый объект 7Сигнал на выходе второго измерительного преобразователя 8 является узкополосным вследствие трансформации широкополосного входного сигнала возбудителя колебаний в узкополосный, частотный спектр которого определяется шириной полосы резонанс ного пика амплитудно-частотной характеристики испытуемого объекта. формирователь 20 прямоугольных импульсов формирует импульсы одинаковой амплитуды, длительность которых определяется моментами пересечения узкополосным случайным процессом напряжения нулевого уровня. Третий преобразователь 22 частота-аналог формирует на выходе напряжение, вели чина которого определяет нижнюю границу f частотного диапазона исследуемого резонансного пика, оно посту пает на второй вход элемента 23 срав нения. На первый вход элемента 23 896 сравнения поступает сигнал с выхода генератора 1 возбуждения через открытый второй ключ 15, первый формирователь 19 прямоугольных импульсов и второй преобразователь частотааналог. Сигнал на- выходе элемента 23 сравнения определяется разностью текущей частоты задающего генератора 1 и частоты f| , определяющей нижнюю границу исследуемого частотного диапазона. Указанный сигнал после усиления согласующим усилителем 2k воздействует на исполнительный элемент 25, который подстраивает частоты fj- генератора 1 к частоте f При равенстве частот fp f., на выходе нуль-органа 2б формируется сигнал, который поступает на управляющие входы первого и четвертого ключей 14 и 17 и открывает их, при этом ключи 15, 16 и 18 закрываются. Сигнал С; выхода генератора 13 белого шума не поступает на вход возбудителя 4 колебаний, а сигналы с выхода генератора 1 и выхода измерительного усилителя 9 не поступают на первый и второй входы элемента 23 сравнения, При этом сигнал с выхода генератора 1 , частота которого f, поступает на вход автоматического регулятора 2 амплитуды возбуждения, который поддерживает постоянный уровень возбуждения вибратора во всем частотном диапазоне, начиная с частоты f, за счет сигнала управления по цепи обратной связи. Сигнал с выхода измерительног о усилителя 9 через открытый четвертый ключ 17 поступает на вход амплитудного детектора Н, с выхода которого на вход вертикальной разверТки по амплитуде двухкоординатного регистратора 12, Одновременно этот же сигнал поступает на вход преобразователя 10 частота-аналог, с выхода . которого в виде напряжения постоянного тока, пропорционального в каждый момент частоте колебаний в измеряемой точке объекта, поступает на вход развертки по частоте регистратора 12. Настройка регистратора 12 по оси частот осуществляется автоматически, что сокращает время на подготовку устройства к измерению и регистрации. Использование предлагаемого устройства позволяет путем автоматической установки начала частотного диапазона резонансной характеристики 79 повысить производительность изменения и регистрации. Формула изобретения Устройство для записи частотных характеристик по авт. св. № , отличающееся тем, что, с целью повышения производительности оно снабжено генератором белого шума, пятью электронными ключами, двумя формирователями прямоугольных импульсов, двумя преобразователями час тота-аналог, элементом сравнения, нуль-органом, элементами НЕ и ИЛИ, исполнительным элементом и согласующим усилителем, выход регулятора амплитуды возбуждения подключен через первый ключ к первому входу элемента ИПИ, выход которого соединен с входо усилителя мощности, выход генератора возбуждения подключен к одному входу элемента сравнения через последовательно соединенные второй ключ, первый формирователь прямоугольных импульсов и второй преобразователь час тота-аналог, к другому входу элемента сравнения подключен выход измерительного усилителя через последовательно соединенные третий ключ, второй формирователь прямоугольных импульсоь и третий преобразователь частотааналог, выход элемента сравнения через согласующий усилитель подклю/ чен к входам.нуль-органа и исполнительного элемента, выход которого подключен к управляющему входу блока управления разверткой частоты генератора возбуждения, выход нуль-органа подключен к управляющим входам первого и четвертого ключей и через элемен НЕ - к управляющим входам второго, третьего и пятого ключей, сигнальный вход последнего подключен к выходу генератора белого шума, выход пятого ключа - к второму входу элемента ИЛИ, а четвертый ключ входом подключен к выходу измерительного усилителя и вхо ду третьего ключа, а выходом - к входам амплитудного детектора и первого преобразователя частота-аналог. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР ff tinSS кл. G 01 М 7/00, 197 (прототип).