Устройство для испытания на случайную вибрацию

 

Изобретение относится к технике механических испытаний. Цель изобретения - повышение.точности вибрационных испытаний и расширение класса испытуемых изделий за счет уменьшения влияния нелинейности тракта вибратор - изделие. Устройство содержит параллельные каналы формирования колебаний , сумматор, усилитель мощности , возбудитель колебаний, вибродатчик , каналы обратной связи, ключ, коммутатор , коррелометр, аналого-цифровой преобразователь, блок быстрого Фурье-преобразования, вычкелитель, три блока памяти, схему сравнения, задатчик режима и блок управления. Контроль нелинейности осуществляют путем измерения функции когерентности сигналов на входе и выходе тракта вибратор - изделие. Устройство имеет два режима работы Настройка и Изгдарение. В первом режиме измеряются и запоминаются функции когерентности при воздействии на тракт сигнала малого уровня. Во втором режиме формируется сигнал возбуждения по заданному уровню случайной вибрации при одновременном измерении функции коа гереитности и сравнении ее со значе- ® иием, полученным в режиме Настройка . В случае их различия в одноименных частотных полосах.уменьшают заданный уровень вибрации в этих полосах, в противном случае настройку осуществляют обычным образом. Тем самым исключают влияние нелинейности тракта вибратор - изделие и устраняют возможность разрушения испытуемого изделия из-за появления неуправляемых сигналов в каналах формирования, вызванных нелинейными искажениями . 4 ил. (Л ю vj wi ;о 4

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (sg 4 6 01 М 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4208732/24-24 (22) 13.03.87 (46) 30.09.88. Бюл. У 36 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) З.А.Баширов, А,Л.Овчинников и С.П.Чинякин (53) 681.325(088,8) (5e) Авторское свидетельство СССР

М 657416, кл. G 01 М 7/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 91 3095, кл. G О1 М 7/00 ° 1981 э прототип. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА, СЛУЧАЙНУЮ ВИБРАЦИЮ (57) Изобретение относится к технике механических испытаний. Цель изобретения — повышение. точности вибрационных испытаний и расширение класса испытуемых изделий эа счет уменьшения влияния нелинейности тракта вибратор — изделие. Устройство содержит параллельные каналы формирования колебаний, сумматор, усилитель мощности, возбудитель колебаний, вибродат» чик, каналы обратной связи, ключ, коммутатор, коррелометр, аналого-цифровой преобразователь, блок быстрого

„„SU„„342719 А1

Фурье-преобразования, вычмелитель, три блока памяти, схему сравнения, задатчик режима и блок управления.

Контроль нелинейности осуществляют путем измерения функции когерентности сигналов на входе и выходе тракта вибратор — изделие. Устройство имеет два режима работы "Настройка" и "Измерение". В первом режиме измеряются и запоминаются функции когерентности при воздействии на тракт сигнала малого уровня . Во втором режиме формируется сигнал возбуждения по заданному уровню случайной вибрации при одновременном измерении функции ко- с герентности и сравнении ее со значением, получейным в режиме "НастройII ка . В случае их различия в одноименных частотных полосах. уменьшают заданный уровень вибрации в этих полосах, в противном случае настройку осуществляют обычным образом. Тем самым исключают влияние нелинейности тракта вибратор - иэделие и устраняют возможность разрушения испытуемого изделия из-эа появления неуправляе- мых сигналов в каналах формирования, I вызванных нелинейными искажениями.

4 ил. вР

1427194

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытаний изделий на воздействие случайной вибрации с требу5 емым спектром.

Цель изобретения — повышение точИости вибрационных испытаний и расширение класса испытуемых изделий путем уменьшения влияния нелинейности тракта вибратор †.изделие, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2-4 — графики функции когерентности, Устройство для испытания на случайную вибрацию содержит параллельные каналы формирования колебаний, каждый из которых включает генератор шума 1, полосовый фильтр 2 с регулируемой добротностью, регулируемый аттенюатор 20

3, выход которого подключен к управляющему входу полосового фильтра 2, а вход — к выходу фильтра 2, и регулируемый усилитель 4, второй выход которого через функциональный преобразователь 5 подключен к управляющему входу аттенюатора 3. Выходы всех усилителей 4 подключены к сумматору

6, выход которого через усилитель

7 мощности подключен к входу возбу- 30 дителя 8 механических колебаний. Устройство содержит также вибродатчик 9, .каналы обратной связи, каждый иэ которых включает полосовой анализирующий фильтр 10, измеритель дисперсии

11, схему 12 сравнения, выход которой подключен к управляющему входу соответствующего регулируемого усилителя

4, ключ 13, вход которого подключен к выходу вибродатчика 9, а выход - к 40 входам каналов обратной связи, последовательно соединенные коммутатор 14, коррелометр 15, АЦП 16, блок 17 быстрого Фурье-преобразования, первый блок 18 памяти, Bb&HcJIHTBBb 19, пер 45 вый выход которого подключен к входу второго блока 20 памяти, а второй " к входу третьего блока 21 памяти, схему 22 сравнения, первый вход которой подключен к выходу второго блока

20 памяти, а второй - к выходу тре50 тьего блока 21 памяти, выходы схемы

22 сравнения подключены к входам 23 задатчика режима, выходы которого подключены к вторым входам схем 12 сравнения каналов обратной связи, а также блок 24 управления, первый вьг .ход которого подключен к управляющему входу ключа 13, второй .выход к управляющему входу коммутатора 14, третий выход — к управляющим входам второго и третьего блокон памяти (соответственно 20 и 21}, а четвертый выход — к управляющему входу первого блока 18 памяти, пятый выход— к вторым управляющим входам регулируемых усилителей 4, шестой ныход — к управляющему входу задатчика 23 режима.

Устройство работает следующим образом.

Блок 2 4 упр авл ения и ер е водит у стРоНсТВо B peEHM Настроика, При этОИ по сигналу, поступающему с его пятого выхода на вторые управляющие входы регулируемых усилителей 4, у последних выставляется коэффициент усиления, соответствующий малому уровню выходного сигнала. Выход вибродатчика 9 отключается от входов каналов обратной связи. Случайный сигнал с непрерывнъж спектром в рабочем диапазоне частот с генератора шума 1 поступает через полосовой фильтр 2 с регулируемой добротностью и регулируежй усилитель 4 на сумматор 6. С выхода сумматора 6 случайный сигнал поступает на вход усилителя 7 мощности, который управляет возбудителем 8 механических колебаний. Иеханические колебания преобразуются вибродатчиком

9 в электрический сигнал, который затем поступает на первый вход коммутатора 14, на второй вход коммутатора

14 поступает сигнал с выхода усилителя 7 мощности, По управляющим сигналам, поступающим с второго выхода блока 24 управления коммутатор 14 последовательно подключает к входам коррелометра 15 выход усилителя 7 мощности, выход вибродатчика 9 и одновременно выход усилителя 7 мощности и вибродатчика 9. Сигнал с выхода коррелометра 15 описывает соответственно корреляционнъ1е функции сигнала на входе и на выходе тракта вибраторизделие и взаимную корреляционную функцию сигналов на входе и выходе тракта вибратор - изделие. Этот сигнал, преобразованный в АЦП 16 в ци4 ровую форму, поступает на вход блока 17, в котором вычисляются спектры на входе и на выходе тракта вибраториэделие и взаимный спектр сигналов на входе и выходе тракта. Значения спектров заносят в первый блок 18 памяти по адресу, выставляемому íà его

3 1427! управляющем входе блоком 24 управления. Время подключения сигналов к входам коррелометра 15 определяется суммарным временем преобразования, коррелометра 15 1 АЦП 16, блока 17 и задается блоком 24 управления. После записи измеренных спектров в первый

18 блок памяти, т.е, после прохождения промежутка времени t=3t„(rpe

Сц - время определения и записи спектральной функции), в вычислителе 19 производится вычисление функции когерентности в каждой полосе формирования по формуле 15

2 !

О хч(У )I х где Ьр; — .1-я полоса формирования;

G (6Q) - отсчеты спектральной плот- 20 ях 1 ности сигнала на входе тракта вибратор - изделие в полосе аы;;

6 „(hQ ) — отсчеты спектральной плотно3Ч сти сигнала на выходе трак- 25 та вибратор — изделие в полосе Ьи; q

G, (6й;) — отсчеты взаимной спектральной плотности сигналов на выходе и входе тракта вибратор — изделие в полосе Ья; .

Данные о спектрах поступают в вьг числитель 19 из первого блока 18 па.мяти, а результаты записываются с выхода вычислителя 19 во второй блок

20 памяти по адресу, подаваемому с третьего выхода блока 24 управления, в виде отсчетов (а) во всем рабочем

) диалаэоне частот. Затем устройство переходит в режим 1Испытание . Для 40 этого по сигналу с первого выхода блока 24 управления ключ 13 подключает выход вибродатчика 9 K входам цепей обратной связи и по сигналу с пятого выхода блока 24 управления снима-45 ,ется значение коэффициента усиления регулируемых усилителей 4, обеспечивающего малый уровень выходного сигнала. Далее по управляющему сигналу с четвертого выхода блока 24 управления запускается задатчик 23 режима, который работает по принципу последовательного (пошагового) дискретного приближения к требуемому уровню вибрации. Случайный сигнал поступает с вибродатчика 9 через ключ 13 на

55 вход анализирующего фильтра 10 каж- дой цепи обратной связи. Измеритель

11 дисперсии измеряет дисперсию узко94 полосного сигнала в полосах анализирующих фильтров 1О, а в схемах 12 сравнения она сравнивается со значениями, поступающими из задатчика 23 режима. Сигнал рассогласования схемы

12 сравнения поступает на первый управляющий вход регулируемого усилителя 4 соответствующего канала формирования и управляет величиной коэффициента усиления. С другого выхода регулируемого усилителя 4 сигнал, пропорциональный коэффициенту усиления, поступает на вход функционального преобразования 5, в котором преобразуется по заданному закону. Вид функции преобразования выбирают в зависимости от коэффициента прямоугольности амплитудно-частотой характеристики полосовых фильтров 2 каналов формирования колебаний, С выхода функционального преобразователя 5 сигнал поступает на управляющий вход регулируемого аттенюатора 3 и управ" ляет величиной добротности полосового фильтра 2 ° Одновременно с настройкой каналов формирования колебаний измеряется функция когерентности в полосах формирования. Измерение про"

1! изводят так же, как и в режиме Настройка", с тем отличием, что результаты измерений заносят в третий блок

21 памяти по адресу, выставляемому на третьем выходе блока 24 управления. В схеме 22 текущее значение (Q) функции когерентности сравнивается со значением, полученным в режиме "Настройка" во всех полосах формирования. Если в какой-либо полосе формирования текущее значение функции когерентности отличается от значения, полученного в режиме Настройка", на соответствующем выходе схемы 22 сравнения появляется запрещающий сигнал. После прохождения интервала времени, достаточного для иэмерения текущего значения функции, когерентности во всех полосах формирования, управляющий сигнал с четвертого выхода блока 24 управления подается на управляющий вход задатчика

23 режима, по которому разрешается изменение задания в сторону приближения к требуемому спектру. Однако задание изменяется только в тех частотных полосах, в которых функция когерентности не изменилась. В тех же полосах, в которых произошло изменение функции когерентности, задание

1427!

Формула изобретения

Устройство для испытания на случайную вибрацию, содержащее параллельные каналы формирования колебаний, каждый из которых включает в се-,щ бя генератор шума, полосовой фильтр

1 с регулируемой добротностью, регули" руеьый;аттенюатор, регулируемый усилитель и функциональный,преобразователь, причем в каждом канале форми.рования колебаний выход генератора шума подключен через полосовой фильтр с регулируемой добротностью к информационным входам регулируемого усилителя и регулируемого аттенюатора, управляющий выход регулируемого усили1 теля соединен через функциональный преобразователь с управляющим входом регулируемого аттенюатора, выход которого подключен к управляющему входу полосового фильтра с регулируемой добротностью, сумматор, усилитель мощности, возбудитель механических колебаний, вибродатчик и каналы об5 остается прежним. Далее настройка каналов формирования колебаний продолжается описанным способом. В результате исключается возможность появления неуправляемых сигналов в цепях формирования из-за нелинейности тракта вибратор — изделие и расширяется класс испытуемых изделий, Пусть измеренная в режиме "Настрой ð . ка" функция когерентности имеет вид, показанный на фиг. 2. На первом шаге настройки формирователя в режиме "Испытание" задание имеет вид, представленный на фиг.,Зб, при этом текущее 15 значение функции когерентности, „в з рабочем диапазоне частрт представлено на фиг. За. Текущее значение функции когерентности ."не отличается от функции когерентности, полученной 2р в режиме "Настройка", следовательно, можно перейти к следующему шагу настройки. Следующий шаг настройки ил:люстрируется графиками, изображенными на фиг. 4а и б. В диапазоне ча- 25 стот (у,, М,), показанном на фиг, 4 произошло изменение функции когерентности, что свидетельствует о появлении нелинейных искажений в тракте вибратор - изделие. Следовательно, в Зр этом диапазоне необходимо вернуться к предыдущему значению задания, а в других его можно увеличить и т.д, 94 6 ратной связи, каждый из которых содержит полосовой анализирующий фильтр, измеритель дисперсии и схему сравнения, причем выход полосового анализирующего фильтра через измеритель дисперсии соединен с первым информационным входом схемы сравнения, при этом информационный выход регулируемого усилителя каждого канала формирования колебаний подключен к соответствующему входу каналов сумматора- выход которого соединен через усилитель мощности с входом возбудителя механических колебаний, выход которого подключен K входу вибродатчика, выход схемы сравнения каждого канала цепи обратной связи подключен к входу обратной связи регулируемого усилителя, соответствующе го канала формирования колебаний, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности вибрационных испытаний и расширения класса испытуемых изделий путем уменьшения влияния нелинейности тракта вибратор — изделие, в него введены ключ, коммутатор, коррелометр, аналого-цифровой преобразователь, блок быстрого Фурье-преобразования, три блока памяти, вычислитель, схема сравнения, эадатчик режима и блок управления, причем выход вибродатчика соединен с информационным входом ключа и с первым входом коммутатора, второй вход которого подключен к выходу усилителя мощности, первый выход блока управления соединен с входом управления ключа, выход которого подключен к входам анализирующих фильтров всех каналов цепей обратной связи, второй выход блока управления подключен к входу управления коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами коррелометра, выход которого соединен через аналого-цифровой преобразователь с входом блока быстрого

Фурье-преобразования, выход которого подключен к информационному входу первого блока памяти, управляющий вход которого соединен с шестым выходом блока управления, а выход блока памяти соединен с входом вычислителя, первый выход вычислителя подключен к информационному входу второго блока памяти, а второй выход вычислителя †к информационному входу третьего блока памяти, управляющие входы второго и третьего блоков памяти!

427 !94 подключены к третьему выходу блока управления, а выходы - к первому и второму входам схемы сравнения устройства, выходы которой подключены к соответствующим входам задатчика ре5 жима, выходы которого соединены с задающими входами, вторыми информационными входами схем сравнения соответствующих каналов обратной связи, пятый выход блока управления подключен к входам управления регулируемых усилителей соответствующих каналов формирования.

1422 I 94

Составитель В.Сычев

Редактор Л.Пчолинская Техред А.Кравчук Корректор М,Максимишинец

Заказ 4842/36 Тирвк 847 Подпи си о е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Умгород, ул. Проектная, 4