Устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций Советский патент 1982 года по МПК G05D19/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СПЕКТРА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВИБРАЦИЙ 1 . Изобретение относится к испытатещ ной технике, а именно к системам управления вибрационными испытаниями, и может быть использовано в машиностроении Известна система управления виб- рационными испытаниями при -полигармоническом возбуждении, содержащая задаю щие -генераторы гармонических колебаний, сумматор и усилитель с вибратором Cl 3Недостатком данной системы является недостаточное приближение вибраций при стендоБь1х испытаниях к натурным. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система управления вибрационными испытаниями, в которой для получения полигармоничеокого сигнала применяют несколько стан.дартнызс задающих генераторов гармонических колебаний с регулируемой амплитудой. Напряжения соответствующих чаотот с генераторов суммируются и воздействуют через усилитель мощности на вибратор с изделием С 2}. Получаемый в заданной точке изделий вибропроцесс с вибропреобразователя подается в анализатор спектра. отдель,1Ыл каналов анализатора в измерйт&ле рассогласования сравниваются с СИ1 налами задания и разностные сигналы подаются в блок регуляторов, который управляет напряжениями задающих генераторов так, чтобы обеспечить требуемый уровень каждой гармоники. Недостатком системы является то, что в ней используется гармоническое возбуждение, спектр которого является дискретным, а не сплошным. Это вызывает снижение точности виброиспытаний, так как может возникнуть случайная близость собственных частот испытываемого издеЛИЯ к частотам воздействия.. При этом вибронагруженность отдельных частей изделия отличается от реальной, имеющей место при сплошном характере спектра. . Цель изобретения - повышение точности устройства для формирования спектра широкополосных случайных вибраций. Указа Bffiua цель достигается тем, что в устройство, содержащее носпедоватепьг но ссюдввенкые генераторы гармонических сигналов, сумматор, усилитель мощности вибратор с Испытуемым объектом, а такг же последовательно соединенные вибропреобразовател, установленный (ш испы- туемий объекте, анализатор спектра, измеритель рассогласования и блок регулято ров, выходы которого соедине ВЫ с cooтввI ствующими первыми управляющими входам генераторов гармонических сигналов,введе reHejiaTop белого шума,выход которохтр под ключен к входам усилителей с регулируемы коэффициентом усиления,выходами подключенньшш к соответствующим вторым, уйравляюшим входам генераторов гармонических сигналов. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генераторы гармонических, сигналов 1-, 1р, сумматор 2, усилитель мощности 3, вибратор 4 с испытуемым объектом, вибродреобразователь 5, анализатор 6 спектра, измеритель 7 рассогласования, блок 8 регугшторов, генератор 9 белого шума и ускн лители 10-1 -lOfT-c регулируемыми коэффициентами усиления. Устройство работает следующим образом. Генераторы 1 -j - 1 j, генерируют rapмонические колебания с управляемыми амплитудами и частотами, которые подаются на сумматор 2. Начальные частрты генераторов 1-) - 1 ., можно выбирать прои31вольным образом - равномерно отстоящими друг от друга в линейном масщтабе, равномерно отстояпгами друг от друт в логарифмическом масштабе и независимые частоты гармоник. Выходной сигнал сумматора 2 через усилитель мощ ности 3 подается на вибратор 4. Получаемые на выходе вибропреобразователя 5 колебания поступают в анализатор спектра 6. Сигналы с отдельных каналов анализатора б сравниваются с сигнала- г -МИ задания в измерителе 7 рассогласования и раз ноет Hbie сигналы подаются в блок 8 регуляторов, выходы которого соединены с управляющими амплитудой входами генераторов 1-, Блок 8 регуляторов управляет амплитудами сигналов генераторов 1/j -In чтобы х)беспечить требуемый уровень каждой гармоники. Сигнал с генератора щума 9 через усилители ID-j - 10 подается на вторые входы генераторов {управлядощие частотой генераторов), обеспечивая частотную модуляцию гармонических сигналов по случайному закону, в результате чего спектр сигнала на выходе вибратора становится сплошным. Коэ(|)фициент усиления каждого усилителя 10 выбирается йропорциональным расстоянию между частотой соответствующего генератора 1,и соседнего генератора 1 + или I,.., т.е. в зависимости от выбора начальных частот генераторов. Математически указанный эффект объясняется известным свойством операции частотной модуляции, согласно которому кривая спектральной плотности модулированной гармонической составляющей асимптотически пр бт1жается (с некоторым постоянным множителем) к кривой одномерной плотности вероятности модулирующей функции. Использование генераторов гармонических сигналов, снабженных дополшгтелъгными входами, управляющимиi частотой, генератора белого шума и усилителей с регулируемым коэффициентом усиления позволяет проводить виброиспытат1Я изделия на воздействие вибраций со сплошным спектром, что повышает точность виброиспытаний. Формула изобретения Устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций, содержащее последовательно соединенные генераторы гармонических сигналов, сумматор, усилитель мощности, вибратор с испытуемым объектом, а также последовательно соединенные вибропреобразоватетоз, установленный на испытуемом объекте, анализатор спектра, измеритель рассогласования к блок регуляторов, выходы которого соединены -с соответствую щими первыми управляющими входами генераторов гарг«(онических сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит генератор белого шума, выход которого подключен к входам усилителей с регудируемьм: коэффициентом усиления, выходами подключенными к соответству-ющнм вторым управляющим входам генераторов гармонических сигналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Гетманов А. Г. Автоматическое управление вибрахгаонными испытаниями. М., Энергия , 1978, с. 59. 2. Приборы и системы для тшмерения вибрации, шума и удара. Справочник.. 2-я, М., Машиностроение, 1978, с. 164, (прототип).