Устройство для вибрационных испытаний объектов

 

Изобретение относится к вибрационным испытаниям объектов на широкополосную случайную вибрацию. Цель изобретения - повьш1ение точности воспроизведения вибраций. Устройство содержит генератор белого шума 1, многоканальный формирователь 2, уси-. литель мощности 5, вибростенд 6, анализатор спектра 7, блок стабилизации 10, блок 19 вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик , и матричный блок 24, 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.,БО„„.ДЕЕ 2Е a t 511 4 G 01 М 7/Оо

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЯ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОЕРЕТЕНИ, 1З ®6ТЕУ„1

Н А ВТОРСНОМУ С8ИД ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4015133/24-24 (22) 29.01.86 (46) 23.03.88. Бюл. Р 11 (71) Институт проблем машиностроения

АН УССР (72) А.Е.Божко и E.Ì.Ãóñÿòèí (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1073592, кл. G О1 Н 7/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1111045, кл. G 01 М 7/ОО, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННЫХ ИС-

ПЫТАНИЙ ОБЪККТОВ (57) Изобретение относится к вибрационным испытаниям объектов на широкополосную случайную вибрацию. Цель изобретения — повышение точности воспроизведения вибраций. Устройство содержит генератор белого шума 1, многоканальный формирователь 2, уси-, литель мощности 5, вибростенд 6, анализатор спектра 7, блок стабилизации

10, блок 19 вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик,и матричный блок 24, 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Ю

3Ю

° Ю

1383125

Изобретение относится к области испытаний объектов на воздействие широкополосных случайных вибраций и может быть использовано при испытании объектов приборостроения, машиностроения на воздействие широкополосной случайной вибрации.

Цель изобретения -.повышение точности воспроизведения широкополосной 10 случайной вибрации с заданной .спектральной плотностью при проведении испытаний.

На фиг.l представлена блок-схема устройства; на фиг ° 2 — блок-схема 15 матричного блока.

Устройство содержит генератор 1 белого шума, многоканальный формирователь 2, состоящий из п параллельно соединенных фильтров 3 и сумматора 4, 20 усилитель 5 мощности, вибростенд 6 с объектом, анализатор 7 спектральной плотности мощности случайного сигнала, каждый из параллельно соединенных каналов которого состоит из последовательно включенных узкополосного фильтра и измерителя дисперсии цепей 8 стабилизации, каждая из которых состоит из задатчика 9 положительной, близкой к нулю величины Я, задатчика 10 заданных значений спектральной плотности, компаратора ll устройства 12 деления, ключей 13 и 14, устройства 15 умножения и линии 16 задержки, общие для цепей стабилизации ключ 17 и генератор 18 опорного напряжения, блок 19 вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик многоканального формирователя, сос- 40 тоящий из и каналов, каждый из которых состоит из блока 20 извлечения квадратного. корня, устройства 21 умножения и эадатчика 22 значений частотно-фаэовой характеристики форми рователя, эадатчик 23 коэффициентов биортонормированной системы функций и матричный блок 24 (фиг.2), состоящий из устройств. 25 умножения и сумматоров 26, при этом первые входы устройств 25 умножения соединены с соответствующими выходами задатчика

23, вторые входы устройств 25 умножения соединены с соответствующими выходами блока 19, а выходы уст ройств 25 умножения соединены с соответствующими входами сумматоров 26, выходы которых соединены с выходами матричного блока 24.

Устройство работает следующим образом.

В момент включения устройства вырабатывается потенциал, открывающий ключ 17 только на время а прохождения сигнала по замкнутой системе воспроизведения, Постоянное напряжение единичного уровня генератора 18 опорного напряжения через ключ 17 поступает на входы линий 15 задержек всех цепей стабилизации и на входы блока

l9 вычисления действительных и мнимых частей частотных характеристик многоканального формирователя. В блоке 19 сигналы .поступают на входы устройств 20 извлечения квадратного корня, с выходов которых сигналы подаются на первые входы устройств 21 умножения. На вторые входы этих устройств из задатчика 22 подаются зара" нее заданные значения фазочастотной характеристики формирователя. Выходные сигналы устройств 21 умножения поступают на матричный блок 24, на который подаются также из задатчика

23 заранее рассчитанные коэффициенты биортонормированной системы функции.

В блоке 19 вычисляются значения частотной характеристики формирователя в точках g,, (, ° .., Co частотного диапазона. Сигналы с выхода блока 19 поступают на соответствующие входы матричного блока, в котором вычисляются параметры, определяющие коэффициент усиления и фазовые соотношения в каждом канальном фильтре. Сигналы с выхода блока 24 поступают на управляемые входы формирователя 2.

Генератор 1 белого шума подает случайный сигнал с единичной спектральной плотностью на входы фильтров

3, сигналы с выходов которых складываются сумматором 4. У полученного на выходе формирователя 2 случайного сигнала спектральная плотность в точках Я,, а,..., Q „ равна единице, так как значения спектральной плотности Я„(ы) выходного сигнала формирователя 2 .в точках G),, и,,..., 63„ равны значениям, поступающим из цепей 8 стабилизации на входы блока 19.

Таким образом, в начальный момент времени значения спектральной плотности выходного сигнала формирователя 2, а также входные сигналы блока 19 равны единице, а в любой другой момент времени эти значения рав1383125

40

55 ны значениям выходных сигналов цепей

8 стабилизации.

Затем сигнал с выхода формирователя 2 поступает на усилитель 5 мощности и далее на вибростенд 6 с объектом, Случайный сигнал с датчика (не показан) поступает на анализатор

7 спектральной плотности, на выходах которого определяются значения спект- lð ральной плотности S,(Я,t+Ã) текущей вибрации в точках и <, Q и„ и подаются на цепи 8 стабилизации.

В каждой цепи 8 стабилизации значение S (а„, t+c) соответствующего выхода анализатора 7 подается на компаратор ll где сравнивается с близкой к нулю величиной, поступающей на второй вход компаратора 11 из задатчика 9, и на первый вход устройст-20 ва 12 деления, где производится деление заданного значения спектральной плотности 8,(Я„), поступающего из задатчика 10 на второй вход устройства 12 деления, на значение S (р„й+ .). ! т

Сравнение Б (у„, t+ь) с . компарато ром 11 производится для того, чтобы при задании Б (Q„)=0 исключить деление в устройстве 12 деления на величину, близкую к нулю, так как при этом также .S (а„й+Т) =. О.

Если Б ((а„, t+c ) с Q то компаратор 11 вырабатывает сигнал, запирающий ключ 13 и открывающий ключ 15.

Тогда в устройстве 14 умножения предыдущее значение спектральной плотности S„(Q„,t) выходного сигнала формирователя, которое подается на второй вход этого устройства с линии 16 задержки, умножается на единичный сигнал генератора 18 опорного напряжения, который через ключ 15 поступает на первый вход устройства 14 умножения. Тогда выходной сигнал цепи в стабилизации и значение спектральной плотности 8„(ы„,t+7) сигнала формирователя 2 равны задержанному (преды° дущему значению Б„(у„,t), тем самым сохраняется то значение параметров формирователя, при котоРом Sr(63 t +

+с) и Е, Предполагается, что

8 (ь, ) 0 только тогда если 8 (Я„)

= О.

Если 8 (И„,t) > Я, то компаратор

11 вырабатывает сигнал, запирающий ключ 15 и открывающий ключ 13,, В этом случае с выхода устройства 12 деления сигнал, равный Б,(у„) /

/S,(д„й+с), поступает через ключ 13 на первый вход устройства 14 умножения, где умножается на сигнал линии

l6 задержки, равный предыдущему значению спектральной плотности Б„(„,t) сигнала формирователя, С выхода устройства 14 умножения сигнал, определяющий значение SÄ(vÄ t+

+ ь) сигнала на выходе формирователя, поступает на вход линии 16 задержки, на выход цепи 8 стабилизации и на соответствующий вход блока 19.

Цепи 8 стабилизации определяют значения спектральной плотности

S„(43„,1+ .) выходного сигнала формирователя 2 с учетом информации об изменяющейся динамической характеристике вибростенда 6 с объектом, которая содержится в Б (u„, +с) .

Таким образом, устройство поддерживает в процессе испытаний заданные значения спектральной плотности текущей вибрации независимо от изменения динамических характеристик вибростенда с объектом посредством введения обратных связей в виде цепей стабилизации для подстройки коэффициентов усиления и фазовых соотношений фильтров формирователя.

При этом исключается аппаратурная погрешность воспроизведения, так как учитываются форма частотной характеристики и взаимное влияние фильтров формирователя.

Предлагаемое изобретение повьппает точность воспроизведения случайной вибрации во время проведения испытаний при нестационарных динамических характеристиках вибростенда с объектов, обеспечивая подстройку параметров формирователя.

Формула изобретения

1. Устройство для внбрационных испытаний объектов, содержащее последовательно соединенные генератор белого шума и многоканальный формирователь, усилитель, вибростенд с испытуемым объектом и датчик, а также матричный блок, первый вход которого соединен с выходом первого задатчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности воспроизведения вибрации, дополнительно введены генератор опорного напряжения, I последовательно соединенные анали1 383125 затор спектра, блок стабилизации и блок вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик, выходом соединенный с второй группой входов матричного блока, вы.ход которого подключен к соответствующим управляемым входам многоканального формирователя,.а выход генератора опорного напряжения подключен к 10 второму входу и через ключ к третьему входу блока стабилизации.

2. Устройство по п.1, о т л. и ч аю щ е е с я тем, что многоканальный формирователь. содержит и перестраива-15 емых фильтров, входы которых объеди" иены и являются входом формирователя, а выходы подключены к входу суммато" . ра, выход которого является выходом формирователя, управляющие входы пе- 20 рестраиваемых фильтров являются управляемыми входами формирователя.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок стабилизации содержит п каналов, каждый из 25 которых состоит из линии задержки последовательно соединенных эадатчика, компаратора и умножителя, последовательно соединенных задатчика спектральнои плотности, делителя, 30 первого и в торого ключей, второй вход первого ключа соединен с выходом компаратора, а выход — с выходом умножителя, второй вход второго ключа подключен к выходу линии задержки, а выход - к первому входу линии задержки и является выходом блока стабилизации, второй вход блока умножения является вторым входом блока стабилизации, а его первым входом является второй вход компаратора, соединенный с вторым входом делителя, а третьиМ входом является второй вход линии задержки.

4. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик содержит и каналов, каждый иэ которых состоит из блока извлечения квадратного корня, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков умножения, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам эадатчика значений частотно-фазовой характеристики, а выходы являются выходами блока вычисления действительных и мнимых значений частотных характеристик, а его входом являются входы блока извлечения квадратного корня.

1383!25

KZ

° om 23

am

Фиг. я

Составитель П.Винокуров

Редактор Л.Гратилло ТехредЛ.Сердюкова Корректор С. Шекмяр

Заказ 1284/36 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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