Устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций

С. П. Чинякин

f

Казанский ордена Трудового Красного Знамен, авиационный институт им. А. Н. Tyncmeea. (72) Автор изобретения (71) Заявмтель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СПЕКТРА

ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВИБРАЦИЙ

Изобретение относится к испытате. льной 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 к соответствующим полосовым формирующим фильтрам, сумматор, усилитель мощности и возбудитель колебаний, цепь обратной связи, включающую вибродатчик, набор полосовых анализирующих фильтров, входы которых подключены к выходу вибродатчика, блоки сравнения, выходы которых подключены к управляющим входам регулируемых усилителей. Устройство позволяет проводить испытания на случайные широкополосные вибрации (1 ).

Однако точность устройства недостаточная, зто вызвано тем, что

2 обеспечить идентичные параметры фор мирующих и анализирующих полосовых фильтров 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 под1 : ключен к выходу. первого сумматора, измеритель канальной дисперсии и,. блок сравнения, второй вход которого подключен к источнику напряжения программы, фаэосдвигающее звено, вы10 полненное в виде фаэоинвертора, регулируемый усилитель, управляющий вход которого соединен с выходом канального блока сравнений, а сигнальный вход - через фазосдвигающее

3 93805 звено с выходом канального полосового фильтра, общий для всех каналов второй сумматор, входы которого подключены к выходам регулируемых усилителей, возбудитель колебаний, 5 подключенный к выходу второго сумматора, вибродатчик, выход которого подключен к входу первого сумматора, формирователь опорного сигнала, состоящий иэ двух цепей, каждая из tO которых включает знакочувствительный вентиль, подключенный к выходу каналк ного блока сравнения, и ключ $2).

Устройство, содержащее один набор полосовых фильтров, позволяет вырав- 1s нивать неравномерность фазово-частотной характеристики возбудителя колебаний при фазовом сдвиге между сигналами вибродатчика и сигналом возбудителя колебаний, равным 0 или

Я, однако при углах, равных промежу-. точным значениям, например 7с/4, выравнивание не осуществимо,, что снижает точность формирования спектра.

Цель изобретения - повышение точ2$ ности.

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 фаэоинвертора, регулируемый усилитель, управляющий вход которого соединен с выходом канального блока сравнения, а сигнальный вход - через фазосдвигакнцее 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 иэ двух цепей, каждая из которых включает знакочувствительный вен- Ы тиль, подключенный к выходу канального блока сравнения, и ключ, снабжено измерителем общей дисперсии и

3 4 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 4, 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 ll опорного сигнала, состоящий из двух цепей, первая из которых включает знакочувствительный вентиль 12 и ключ 13, а вторая знакочувствительный вентиль 14 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 4, дополнительный измеритель

18 дисперсии и второй блок 19 сравнения, к второму входу которого подключены выходы ключей 13 и 15.

Устройство содержит также в каждом канале второй регулируемый усилитель

5 938053 б

20, сигнальный вход которого под- мируется сигнал управляющий фаэовра" ключен к выходу соответствующего щателем 16, так, чтобы фазовый сдвиг полосового фильтра 8, а управляющий- свести к 0 или 180 . Отрегулированный к третьему блоку 21 сравнения, входы по уровню и фазе сигнал с выхода которого подключены к выходам изме- 3 усилителя 23 поступает на вход сумрителя 9 канальной дисперсии и усили- матора 5 и далее на вход воэбудителА теля 22, выход которого подключен к 6 колебаний. Сигнал с выхода полосо" выходу измерителя 3 общей дисперсии вых фильтров 8 поступает в каждом и усилителя 22, выход которого под-,,канале на вход второго регулируемого ключен к выходу измерителя 3 общей >В усилителя 2, который управляется дисперсии. Для усиления сигналов, сигналом с выхода третьего блока 21 снимаемых с выхода фазовращателя сравнения так, чтобы на.входы блока

16 в каждом канале, предназначен l7 вычитания поступали сигналы раврегулируемый усилитель 23, управляю- ных дисперсий. щий вход которого подключен к выхо- 1Ç Так, на первый вход блока 17 поду блока 10 сравнения, а выход - к ступает сигнал генератора 1 через второму сумматору 5. инвертор 4 с дисперсией, равной дис"

Устройство работает следующим персии на выходе генератора образом. На второй вход блока l? поступает

Случайный сигнал с выхода генера- 20 разностный сигнал с выхода блока тора 1 "белого шума" проходит через 21 сравнения, усиленный усилителем первый сумматор 2, полосовые фильт- 20. Сигнал на выходе блока 21 пропор ры 8 и регулируемые усилители 23, ционален разности дисперсий в соотпоступает на .вход второго сумматора ветствующем канале и дисперсии сиг5. Сигнал с выхода сумматора 5 пос- 2З нала, равного - д —, где 0 „, — диступает на вход возбудителя 6 колеба- персия на выходе генератора 1; ний. Механические колебания преобра- - К - число каналов. Сигнал с дисперзуются вибродатчиком 7 в электричес- сией "- формируется с помощью изN кии сигнал, который поступает на . мерителя 3 общей дисперсии и усиливход сумматора 2, где складывается 39 теля 22. Сигнал разности управляет

:или вычитается с исходным случайным коэффициентом передачи усилителя 20, сигналом в зависимости от фазы сиг- обеспечивая равенство дисперсий сиг нала на выходе цепи обратной связи. налов на выходе инвертора 4 и усилифаза сигнала в каждом канале устана- теля 20. Уровень сигнала на выходе вливается с помощью фазовращателей 35 блока 17, при равенстве дисперсий

16 о о о

6 либо О, либо 180 .по отношению на входе, определяется фазами входк исходному сигналу генератора I. ных сигналов. Мощность разностного

Измерители 9 канальной дисперсии сигнала с выхода блока 17 измеряетизмеряют величину мощности сигнала ся дополнительным измерителем 18. в полосе пропускания фильтров 8.,ш Изобретение повышает точность .Результаты измерений сравниваются формирования спектра вибраций, обесс напряжениями программ в блоках печивая выравнивание неравномерности

10 сравнения. q фазово-частотной характеристики

I возбудителя колебаний.

В зависимости от знака сигнала на выходе блока 10 сравнения, сигнал

43 проходит на вход ключей 13 и 15 через знакочувствительный вентиль 12 или Формула изобретения .

14. На выходе формирователя 11 опорного сигнала автоматически выбирает- . Устройство для формирования ся знак сигнала обратной связи, пос- спектра широкополосных случайных тупающего на вход второго блока 19 вибраций, содержащее генератор "бесравнения. На другой вход блока 19 лого шума", подключенный к его выхопоступает сигнал, пропорциональный ду первый сумматор, параллельные кафазовому сдвигу между сигналом ге- налы формирования, каждый из котонератора 1 и сигналом на выходе по- >з рых включает последовательно соедилосового фильтра 8. В случае,,если ненные полоссжой фильтр, вход котофазовый сдвиг не равен 0 или 180 рого подключен к выходу первого сумто на выходе блока 19 сравнения фор- матора, измеритель канальной дис7

938053 персии 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 которрго 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 канального блока сравнения, и ключ, о т л и ч а ю щ е е с я тем,- что, с целью повышения точности, оно снабжено измерителем общей дисперсии и инвертором, подключенными к выходу генератора белого шума", а в каждом канале формирования - последовательно соединенными блоком вычитания, первый вход которого подключен к выходу инвертора, дополнительным измерителем дисперсий и вторым блоком сравнения, а также вторым регулируемым усилителем, вход которого подключен к выходу

Ю канального полосового фильтра и третьим блоком сравнения, входы которого подключены к выходам измерителей общей и- канальной дисперсии, а выход — к управляющему входу второ>0 го регулируемого усилителя, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, фазосдвигающее звено каждого канала формирования выполнено в виде управляемого фазо1$ вращателя, управляющий вход которого подключен к выходу второго блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу формирователя опорного сигнала.

26

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе

l. Приборы и системы для измерения вибрации шума и удара. Справочник под ред. В.В. Клюева. Кн . 2. И., "Машиностроение", 1978, с. 173.

2. Авторское свидетельство СССР

1" 756244, кл. G 01 H 7/00 1975 (прототип).

938053

Составитель А; Каратыш

Редактор А. Шишкина Техред Т. Иаточка Корректор О. Билак

Заказ 5 1 Тираж 7 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. . 4/5 филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул, Проектная,