Устройство для испытания на случайные вибрации

 

Изобретение относится к испытаниям изделий на широкополосную случайную вибрацию и обеспечивает расширение класса энергетических спектров воспроизводимой вибрации. С помощью последовательно соединенньк блока 29 определения минимумов, вход которого соединен с выходом аналогового делителя 16 и формирователя 30

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„138499) А2 (51) 4 Г 01 М 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ CPCg q q (ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -, ц

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1073592 (21) 3561850/25-28 (22) 25 ° 02.83 (46) 30.03.88. Бюл. И - 12 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева (72) С.П. Чинякин, Я.С. Урецкий, В.А. Пашковский и Л.П. Гринберг (53) 620. 178.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Я 1073592, кл. G.01 М 7/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА СЛУЧАЙНЫЕ ВИБРАЦИИ (57) Изобретение относится к испытаниям изделий на широкополосную случайную вибрацию и обеспечивает расширение класса энергетических спектров воспроизводимой вибрации, С помощью последовательно соединенных блока 29 определения минимумов, вход которого соединен с выходом аналогового делителя 16 и формирователя 30

1384991

1О

25

30 одиночного импульса образуются импульсы, положение которых соответствует положению минимумов спектра сигнала, который необходимо сформировать, чтобы получить вибрацию с заданным спектром. Временные интервалы между импульсами измеряются измерителем 31 и передаются в вычислительное устройство 23, где вычисляется полоса, средняя частота и коэффициент передачи каналов формирователя спектра, формирующих узкие провалы спектра. С выходом первого сумматора 6, с входом которого соединены N каналов формирователя спектра, 1

Изобретение относится к вибрационным испытаниям иэделий, а именно к устройствам для испытания на случайные вибрации и является усовершенствованием известного устройства по основному авт.св. - 1073592.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей эа счет расширения класса энергетических спектров воспроизводимой вибрации.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит многоканаль-. ный формирователь спектра, каждый канал которого включает последовательно соединенные генератор 1 шума, первый ключ 2, регулируемый по добротности; частоте и полосе пропускания полосовой фильтр 3, управляемый усилитель 4 и второй ключ 5, подключенный к выходам ключей 5, первый сумматор 6, вычитатель 7, в состав которого входят N+1 последовательно соединенных блоков 7,-7 „., вычитания (где N — число каналов формирователя спектра), первый генератор 8 пилообразного напряжения, соединенный с ним управляющим входом генератор 9 гармонического сигнала, выход которого через управляемый первый ключ

10 соединен с одним входом первого блока 7, вычитания, другой вход которого подключен к выходу первого сумматора 6, и вторыми входами ключей

2 всех каналов формирователя спектра. соединен вычитатель 7, включающий (N+1) последовательно соединенных блоков 7> -7 1 вычитания. Выход с первого по N-й блоков вычитания с дополнительным входом первого ключа 2 соответствующего канала, а вторые входы с второго по (N+ 1)-й блоков вычитания соединены соответственно с дополнительными выходами вторых ключей 5 с первого по и-й каналов, При воспроизведении спектра на входы каналов, формирующих всплески, подключаются генераторы 1 шума, а каналы, формирующие провалы, включаются между блоками вычитания. 1 ил.

Выход с первого no N-й блоков

7„ -7 вычитания соединен с дополнительным входом первого ключа 2 соответствующего канала, а вторые входы с второго по.(N+1) и блоков 7 -7 р„ вычитания — с дополнительными выходами вторых ключей 5 с первого по

N-й каналов соответственно. Выход последнего блока 7,, вычитания, являющийся выходом вычитателя 7, соединен через усилитель 11 мощности с возбудителем 12 колебаний, на подвижной части которого установлены испытуемое изделие 13 и вибродатчик

14. К выходу вибродатчика подключен вход квадратичного детектора 15, с выходом которого соединен один вход аналогового делителя 16, соединенного выходом с входом параллельно соединенных полосовых анализирующих фильтров 17 анализатора спектра, а вторым входом — с генератором 18 функций, синхровход которого подключен к выходу первого генератора 8 пилообразного напряжения. В каждом канале анализатора спектра имеется включенный на выходе фильтра 17 регулируемый усилитель 19, Выходы усилителей 19 всех каналов соединены с входами второго сумматора 20, выход которого через третий управляемый ключ соединен с входами ячеек памяти запоминающего устройства 22, входящего в состав управляюще-вычислительного блока, включающего также вычисли1384991 тельное устройство 23, подключенное к выходу запоминающего устройства, и программно-управляющее устройство

24, выходы которого соединены с управляющими входами первых ключей 2, 5 полосовых фильтров 3, управляемых усилителей 4 и вторых ключей 5 всех каналов формирователя спектра, а также с управляющим входом пятого клю- 10 ча 10. Устройство содержит также подключенный к выходу первого генератора 8 пилообразного напряжения дифференциатор 25, служащий для форми-. рования синхроимпульсов, подаваемых на вход запоминающего устройства 22, второй генератор 26 пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляющими входами усилителей 19 всех каналов анализатора спектра, четвертый управляемый ключ 27, вход которого подключен к выходу второго генератора 26 пилообразного напряжения, а выход — к входам вычислительного 23 и программно-управляющего

24 устройств, знакочувствительный вентиль 28, через который выход второго сумматора 20 соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей 21 и 27, а также последо30 вательно соединенные блок 29 определения минимумов, вход которого соединен с выходом делителя 16, формирователь 30 одиночного импульса и измеритель 31 временного интервала, синхровход которого соединен с выходом дифференциатора 25, а выход— с входом вычислительного устройства 23.

Устройство работает следующим образом.

Первый режим — "Настройка". На первом этапе настройки все ключи, кроме 10, разомкнуты. Сканируемый по частоте синусоидальный сигнал малой амплитуды с генератора 9 поступает на первый блок 7, вычитания, далее без изменений проходит через остальные блоки вычитания, поступает на усилитель 11 мощности, преобразуется в механические колебания возбудителем 12. Затем механические колебания вибродатчиком 14 преобразуются в электрический сигнал. На выходе квадратичного детектора 15 будет периодический сигнал с периодом Т, 55 равным периоду генератора 8 пилообразного напряжения, и эквивалентный по форме квадрату AHX k (ы) вибротракта. Генератор 18 функций формирует сигнал с тем же периодом Т, но по форме эквивалентный заданному спектру Г (ы ) широкополосной случайной вибрации.

В простейшем случае, когда задан равномерный спектр, это — прямоугольные мипульсы. Тогда на выходе аналогового делителя 16 будет периодический (с тем же периодом Т) сигнал, соответствующий по форме спектру

G<(ю), который нужно сформировать, чтобы на изделии получить сигнал с требуемым спектром С (ю). Спектр такого периодического сигнала дискрет2ii ный с частотами

Т

rpe n = 0, 1,2,..., a . Составляющие этого спектра выделяются фильтрами

17, настроенными на частоты ы и

2) У У пройдя через регулируемые усилители

19, имеющими коэффициенты передачи мер усилителя (п = 1,2..., М);

V „(t) — напряжение, которое медленно меняют, увеличивая с V „(t ) = О, с помощью второго генератора 26 пилообразного напряжения, суммируются на сумматоре 20. Такие коэффициенты передачи усилители должны иметь, если квадрат модуля АЧХ фильтров формирователя спектра достаточно точно описывается гауссовой кривой 2 — — ЕХР 2- — —— чл Р 29 где я — величина, характеризующая энергетическую ширину полосы спектра.

В случаях, когда квадрат модуля

АЧХ формирующих фильтров описывается кривой, отличной от гауссовой, нужно использовать другие формулы.

Появление в момент t2 отрицательных значений, выявляемых с помощью знакочувствительного вентиля 28, может служить признаком выполнения равенства U (t 2) = p<.. В этот момент ключи 21 и 27 открываются и через ключ 27 значение U>/t,) =p, проходит в вычислительное устройство 23 и программно-управляющее устройство

24, а через ключ 21 сигнал с выхода сумматора 20 поступает .на запоминающее устройство 22, которое запоминает выборки значений сигнала на вы1384991

50 ходе сумматора 20, Эти выборки обновляют каждый период Т, для чего на запоминающее устройство 22 подаются также синхроимпульсы, получаемые с помощью дифференцирующей цепи 25 из напряжения первого генератора 8 пилообразного напряжения. Вычислительное устройство 23 вычисляет параметры wÄ t -1« k ° T e, частоту 10

1 ° ширину полосы пропускания и коэффициент передачи первого канала формирователя спектра и передает их в программно-управляющее устройство 24..

Таким образом, программно-управляющее устройство 24 в этот момент

15 имеет информацию о „, ы„, р,. Оно преобразует ее в форму, необходимую для управления, и устанавливает на первом из N фильтров 3 параметры и р1, а у первого из N регулируемых усилителей 4 — коэффициент передачи, равный k устанавливает первый из

N первых ключей 2 в положение а первый из N вторых ключей 5 — также 25 в положение а.. Таким образам включают первый канал формирования в тракт между канальным генератором 1 шума и сумматором 6. Это эквивалентно выделению из формируемого спектра первой из составляющих его компонент. Следовательно, закон изменения амплитуды синусоидального сигнала, вырабатываемого генератором 9, от частоты (времени) видоизменяется после прохождения сигнала через фильтр 35

3 и усилитель 4. Видоизменяется также сигнал на выходе аналогового делителя 16.

Все сказанное относится к формированию всплесков заданного спектра ши- 40 рокополосной случайной вибрации. При появлении узкого провала в спектре блок 29 определения минимумов выдает одиночный импульс, который сужается до нескольких наносекунд устройст- 45 вом — формирователем 30 одиночного импульса. На выходе последнего образуются импульсы, местоположение которых на временной оси (O,T1 соответствует местоположению минимумов спектра G+(v). Временные интервалы между импульсами измеряются измерителем 31 временного интервала и передаются в вычислительное устройство

23, где вычисляются полоса,, у коэффициент k; передачи и средняя частота w„ соответствующей ".отрицательной" компоненты. Полученные значения параметров i-ro канала формирователя программно — управляющее устройство 24 устанавливает и с помощью первых 2 и вторых 5 ключей включает этот канал в вибротакт через сумматор 6, что эквивалентно выделению из формируемого спектра i-й отрицательной компоненты, составляющей

Gp(w) .

Далее процесс настройки многократно повторяется, пока не будет достигнута заданная точность формирования, т,е. все N фильтров не окажутся настроенными. После этого программноуправляющее устройство 24 подключает через ключи 2 на входы каналов, формирующих положительные компоненты (всплески), канальные генераторы

1 шума, а каналы, формирующие "отрицательные" компоненты (узкие провалы), с помощью ключей 2 и 5 включает между соответствующими блоками 7 вычитания, в результате чего на выходе (N+1)-й схемы вычитания 7 формируется сигнал со спектром Сф(ю), который необходимо было сформировать, чтобы на выходе вибратора 14 действовала вибрация с заданным спектром G>(w) .

Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет расширить класс энергетических спектров воспроизводимой вибрации за счет воспроизведения спектров как с узкими всплесками, так и с узкими провалами, формула изобретения

Устройство для испытания на случайные вибрации по авт.св. Р 1073592, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет расширения клас. са энергетических спектров воспроизводимой вибрации, оно снабжено последовательно соединенными блоком определения минимумов, вход которого соединен с выходом делителя, формирователем одиночного импульса и измерителем временного интервала, синхровход которого соединен с выходом дифференциатора, а выход — с информационным входом управляюще-вычислительного блока, а вычитатель содержит N+1 последовательно соединенных блоков вычитания, где N — - чис1384991

Составитель В.Шехтер

Редактор Н.Слободяник Техред Л.OJIHHHbIK Корректор П.Пожо

Заказ 1405/39

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 ло каналов формирователя спектра, первый ключ каждого канала имеет дополнительный вход, а второй ключ каждого канала — дополнительный выход, выход с первого по N-й блоков вычитания соединен с дополнительным входом первого ключа соответствующего канала, а вторые входы с второго по (И+1)-й блоков вычитания соединены соответственно с дополнительными вы5 ходами вторых ключей с первого по

N-й каналов.