Устройство для резонансных виброиспытаний изделий Советский патент 1982 года по МПК G01M7/00 G05D19/02 

1

Изобретение относится к испытательной технике и может быть предназначено для резонансных виброиспытаний изделий.

Известно устройство для резонансных виброиспытаний изделий, содержащее задающий генератор с элементом регулировки частоты, последовательно соединенные усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчик, устанавливаемый на испытуемом изделии, выход которого через коммутатор подключен к входу фазового детектора, второй вход которого подключен к вы-ходу задающего генератора Cl. js

Недостатком этого устройства является возможность ложных срабатываний при возбуждении изгибных колебаний, при которых колебания про- 20 исходят не на требуемой резонансной частоте, а на смежной.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для резонансных виброиспытаний изделий, содержащее последовательно соединенные задающий генератор с элементом регулировки частоты, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчик, устанавливаемый на испытуемом изделии, контур автоподстройки частоты, выполненный с двумя параллельно подключенными к вибродатчику цепями, первая из которых включает фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход - с входом элемента регулировки частоты, и первый элемент сравнения с подключенным к его второму входу источником опорного напряжения, а вторая цепь включает второй элемент сравнения с подключенным к его второму входу вторым источником опорного напряжения, а вторая цепь включает второй элемент сравнения с подключенным к его второму входу вторым источником опорного напряжения, и ключ, вы3Эход которого соединен с входом элемента регулировки частоты. Устройство позволяет проводить виброиспытания изделий с многорезонансной характеристикой. Работа устройства предусматривает режим грубой -настройки с помощью цепи слежения за требуемой частотной областью, в пределах которой работает цепь тонкой регулировки по фазово му «Критерию резонанса. Устройство исключает возможность перехода на частоту близлежащего резонанса Г2. Однако в устройстве не предусмот рена возможность быстрого изменения частоты при переходе от одного резонанса к другому, а также автоматический переход на другую резонансную частоту после отработки требуемого числа циклов на одной частоте. Указанные факторы снижают производительность виброиспытаний. Целью изобретения является повышение производительности виброиспытаний. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными блоком совпадения, входы которого подключены к вы ходам элементов сравнения, счетчиком периодов колебаний, выход котор го подключен к его входу сброса, блоком задержки и триггером, выход которого подключен к входу ключа, амплитудным детектором, включеннымв вторую цепь на входе второго элемента сравнения, коммутатором,служащим для подключения выхода задающего генератора к второму входу фазового детектора непосредственно или через инвертор, управляющий вход коммутатора подключен к выходу триггера, а выход задающего генератора подключен также к входу счетчика периодов колебаний. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - фазочастотные характеристики испытуемых изделий. Устройство содержит последователь но соединенные фазовый детектор 1, элемент 2 регулировки частоты, задающий генератор 3, усилитель i мощности и возбудитель 5 колебаний, вибродатчик 6, устанавливаемый на испытуемом изделии 7, согласующий усилитель 8, выход которого подключен к входу фазового детектора 1, последовательно соединенные первый элемент 9 сравнения, входы которого подключены к выходу фазового детектора 1 и первому источнику опорного напряжения (не обозначен), блок 10 совпадения, счетчик 11 периодов колебаний, подключенный также к выходу задающего генератора 3, блок 12 задержки, триггер 13 и ключ И, выход которого подключен к входу элемента 2 регулировки частоты, причем выход усилителя 8 через последовательно соединенные амплитудный детектор 15 и второй элемент 16 сравнения, к второму входу которого подключен второй источник опорного напряжения (не обозначен), подключен к второму входу блока 10 совпадения, коммутатор 17, служащий для подключения генератора 3 к второму входу фазового детектора 1 непосредственно и через инвертор 18. Управляющий вход коммутатора 17 через промежуточный каскад 19 подключен к выходу триггера 13Последовательно соединенные фазовый детектор 1, выход которого подключен также к элементу 2 регулировки частоты, первый элемент 9 сравнения с подключенным к нему источником опорного напряжения образуют первую епь автоподстройки частоты. Вторая епь включает амплитудный детектор 15, торой элемент 16 сравнения с подпюченным к нему вторым источником порного напряжения. Обе цепи входят контур автоподстройки частоты заающего генератора 3. Устройство работает следующим образом. При включении устройства триггер 13 устанавливается в нуль. Этому состоянию триггера 13 соответствует нулевой сигнал на выходе ключа 14 и управляющее напряжение на выходе согласующего каскада 19. при котором коммутатор 17 соединяет второй вход фазового детектора 1 с выходом западающего генератора 3- Генератор 3 выработает сигнал, частота которого определяется начальной уставкой и величиной сигнала, поступающего с выхода элемента 2 регулировки частоты. Выходной сигнал генератора 3 усиливается усилителем k мощности и через возбудитель 5 колебаний возбуждает колебания испытуемого изделия 7. С выхода вибродатчика 6 сигнал, пропорциональный скорости изде лия 7| через соУласующий усилитель поступает на первый вход фазового детектора 1. На выходе фазового детектора 1 образуется сигнал, пропор циональный по величине разности фаз сигналов, поступающих на входы фазового детектора 1. Подача выходного сигнала фазовог детектора 1 на управляющий вход эле мента 2 регулировки частоты приводи к нарастанию сигнала на его выходе При этом начинает увеличиваться час тота генератора 3. При приближении к резонансной частоте to , уменьшается фазовый сдвиг между сигналами на входе фазового детектора 1. При приближении к резонансной частоте увеличивается также амплитуда колебаний испытуемого изделия 7- Поэтом при превышении опорного напряжения, подаваемого на вход второго элемента 16 сравнения, на его выходе формируется уровень логической единицы который подается на один из входов блока 10 совпадения. Около резонансной частоты, когда сигнал на выходе фазового детектора 1 оказывается меньше заданного сигнала оши ки, срабатывает первый блок 9 сравнения, и уровень логической единицы прикладывается к второму входу блок 10 совпадения. На выходе блока 10 формируется сигнал, устанавливающий такой коэффициент деления счетчика 11, при котором сигнал на выходе счетчика 11 формируется по прошествию заданного числа периодов колебаний испытуемого изделия на резонанс ной частоте о), т.е. по прошествию цикла работы на этой частоте. Сигна с выхода счетчика 11 может быть использован для Запуска электронносчетного частотомера, измеряющего резонансные частоть объекта. Переход к режиму настройки на следующую резонансную частоту испытуемого изделия происходит через интервал времени, необходимый для измерения значения предыдущей частоты. Необходимую временную задержку вносит блок 12 задержки. При появлении логической единицы на выходе блока 10 триггер 13 также устанавливается в единичное состояние. В результате переключается ключ 1А, и к входу элемента 2 регулировки частоты прикладывается напряжение. которое обеспечивает быстрое приращение частоты генератора 3. Одновременно выходным сигналом триггера 13 переключается согласующий каскад 19, и коммутатор 17 подсоединяет к второму входу фазового детектора 1 выход инвертора 18. В устройстве начинается процесс автоподстройки, который для объекта с фазочас тотной характеристикой (фиг. 2ci ) закончится на резонансной частоте ujnЕсли испытуемый объект имеет фазочастотную характеристику (фиг.2,6), то вблизи частоты Ю, на выходе первого блока 9 сравнения формируется уровень логической единицы, а на выходе второго элемента 16 сравнения нулевой уровень, так как амплитуда колебаний испытуемого изделия 7 вблизи частоты Ю меньше заданного порога срабатывания второго элемента 16 сравнения. Указанная совокупность сигналов, поступающих на входы блока 10, обеспечивает появление выходного сигнала блока 10 который устанавливает минимально возможный коэффициент деления счетчика 11, равный, например, четырем или десяти. Поэтому время работы на частоте uj оказывается равным лишь четырем или десяти периодам колебаний, после чего происходит переход, к режиму настройки на резонансную частоту MJn- Цикл работы вблизи частоты является рабочим, поэтому на выходе счетчика 11 не формируется сигнал, который может быть использован для запуска частотомера. Таким образом, устройство обеспечивает режим последовательной настройки на резонансные частоты испытуемого изделия. Переход к настройке на последующую смежную частоту возможен лишь после цикла работы устройства при сигнале с генератора 3 с частотой, равной значению предыдущей резонансной частоты испытуемого изделия 7. Такие режимы необходимы как для обеспечения точных замеров значений резонансных частот, так и для проведения программных испытаний исследуемых изделий. Формула изобретения Устройство для резонансных виброспытаний изделий, содержащее последовательно соединенные задающий генератор с элементом регулировки частоты, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчик, устанавливаемый на испытуемом изделии, контур автоподстройки частоты, выполненный с двумя параллельно подключенными к вибродатчику цепями, первая из которых включает фазовый детектор, второй вход которого сое динем с выходом задающего генератора, а выход - с входом элемента регулировки частоты, и первый элемент сравнения с подключенным к его второму входу источником опорного напряжения, а вторая цепь включает второй элемент сравнения с подключенным к его второму входу вторым источником опорного напряжения и ключ, выхо которого соединен с входом элемента регулировки частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности виброиспытаний, оно снабжено последовательн соединенными блоком совпадения, входы которого подключены к выходам элементов сравнения, счетчиком периодов колебаний, выход которого подключен к его входу сброса, блоком задержки и триггером, выход которого подключен к входу ключа, амплитудным детектором, включенным во вторую цепь на входе второго элемента сравнения, коммутатором, служащим для подключения выхода задающего генератора к второму входу фазового детектора непосредственно или через инвертор, управляющий вход коммутатора подключен к выходу триггера, а выход задающего генератора подключен также к входу счетчика периодов колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №5968 8, кл. G 01 М 7/00, 1978. .

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 206 Э2k/2 -28,

кл. G of М 7/00, Т97А (прототип).