Устройство для испытания изделий на случайные широкополосные вибрации

Устройство для испытания изделий на случайные широкополосные вибрации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) за)) б 01 М 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3418891/18-28 (22) 06.04.82 (46) 30.09.83. Бюл. ) 36 (72) В.В. Сумароков, Б.А. Максимов и B.Ô. Черепов (53) 620.178,5(088.8) (56) 1 Гетманов А.Г. и др. Автоматическое управление вибрационными испытаниями. М., Энергия", 1978, с. 86.

2. Авторское свидетельство СССР

) 974349, кл. 5 01 N 3/00, 1981 (прототип). (g4)(У) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИСПЫТАНИЯ

ИЗДЕЛИЙ НА СЛУЧАЙНЫЕ ШИРОКОПОЛОСНЫЕ

ВИБРАЦИИ, содержащее последовательно соединенные цифровой синтезатор,,цифроаналоговый преобразователь, воз;будитель колебаний, вибродатчик, ана,лого-цифровой преобразователь, цифровой анализатор спектра, первый сумматор и задатчик спектра, подключенный к второму входу первого сумматора, а также синхронизатор, выходы которого подключены к управляющим входам задатчика спектра, цифрового синтезатора и цифрового анализатора спектра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными регулятором постоянной ин" тегриоования, информационный вход которого подключен к выходу первого сумматора, вторым сумматором, регистром и блоком памяти, выходы которого подключены к входам цифрового синтезатора и второго сумматора, а инвер" тирующий вход первого сумматора подключен к выходу цифрового анализатора спектра, при этом управляющие входы регистра и блока памяти подключены к выходам синхронизатора.

10!45038

Изобретение относится к испытаrenbной технике и предназначено для использовани в машиностроении, приборостроении и т.д.

Известно устройство для управления виброиспытаниями изделий, .содержащее ЗВМ, цифроаналоговые преобразователи, возбудители колебаний, вибродатчики,. аналого-цифровые преобразователи„ подключенные K входам

ЭВМ. В системе анализ и формирование спектра вибраций осуществляются на основе быстрого преобразования Фурье (1), Недостатком известного устройс ва является большая инерционность системы управления, обусловленная тем,, что процессы генерированйя, анализа и коррекции осуществляются последовательно, а паузы между возбуждаемы-. ми эибрационными нагрузками могут длиться в течение значительного времени.

Наиболее близким к предлагаемому по техни вской сущности является уст- Z5 райство для испытания изделий на случайные широкополосные вибрации,,содержащее последовательно соединенные цифровой синтезатор, цифроаналоговый преобразователь., возбудитель

ЗО колебаний, эибродат чик, аналого-цифровой преобразователь,. цифровой ана-лизатор спектра, первый сумматор и звдатчик спектра,„ подключенный:- : в(араму входу перэого сумматора, а таки нхро иза 1 ар 9 выходы KQTQpol

35 подключены к управляющим входам задатчика спектра, цифрового синтезатора и цифровога анализатооа спектра.

В устройстве I eHepирование случайно4() праце -" и el Q а - ар . а уше" влс) ют я на основе быстрого преобразования Фурье,, Аппаратурно операции генерирования и анализа реализуются с помощью специализированных цифровых синтезатора и анализатора, раба1аю45 щих в реальном масштабе времени f2) .

Однако,. точность воспроизводи: мого спектра невысока, что обусловле"

НО наличием значительноЙ метадичес кой погрешности. Устройство не обеспечивает возможности зада †изменяемый вО времени нестациОнарный спектр е. брациЙ . Кроме того, устройство и- .eeT небольшой диапазон управления 55

, равнем эибрациЙ пО амплитуде цель изаоретенk я = повышение тач".!...: Kи gt Tраиcтэа;

Поставленная цель достигается тем, что устройство для испытания изделий на случайные широкополосные вибрации, содержащее последовательно соединенные цифровой синтезатор, цифроаналоговый преобразователь, возбудитель колебаний, вибродатчик, аналого-цифровой преобразователь и цифровой анализатор спектра, первый сумматор и задатчик спектра, подключенный к второму входу первого сумматора, а также синхронизатор, выходы которага подключены к управляющим входам задатчикэ спектра, цифрового синтезатора и цифрового анализатора спектра, снабжено посгюдовательно соединенными регулятором постоянной интегрирования, информационный вход которого подключен к выходу первого сумматора, вторым сумматором, регистрам и блоком памяти, выходы которого подключены к входам цифрового синтезатора и второго сумматора, а инвертирующий вход первого сумматора подключен к выходу цифрового анализатора спектра,при этом управляющие входы регистра и блока памяти подключены к выходам синхронизатора.

На фиг, 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на

Фиг. 2 и 3 - -временные диаграммы el-o работы.

Устройство содержит последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь 1 (ЦАП), возбудитель 2 копебаний, аналого-цифровой преобразователь 3 (АЦП), цифровой анализатор и спектра, первый сумматор 5„ к второму входу которого подключен задатчик 6 спектра, регулятор 7 постоянной интегрирования, второй сум— матов 8, регистр g, блок 10 памяти. выход которого подключен также к входу второго сумматора 8, и цифровой синтезатор 11„ выходом подключенный к входу ЦАП 1. Для обеспечения синхронной работы отдельных элементов устройства служит синхронизатор 12, выходы которого подключены к входам блока 10 памяти, регистра g, задатчика 6, анализатора 4 и синтезатора 11.

Устройство работает следующим образом.

В начал" íîì состсянии обнуляется информация в блоке 10 памяти, 3начения начальнОГО, нуЛЕэога спЕктра поступают на вход синтезатора 11, который на основе обратного быстро! 0450

3 го преобразования Фурье формирует последовательность значений временной функции, которая поступает через

ЦАП 1 на вход возбудителя 2 колебаний. Сигнал вибродатчика (не показан) поступает на вход АЦП 3 и далее на вход анализатора 4. flo истечении времени ti анализа (фиг. 2) в ячейках памяти (не показаны) анализатора 4 записываются числа, характери- 10 зующие все m составляющих начального, нулевого спектра.

Затем с момента t< по момент t6 осуществляется алгорйтм управления.

В момент tg с задатчика 6 считывается ордината первой частотной составляющей заданного спектра и поступает на вход первого сумматора 5, на второй инвертирующий вход которого поступает измеренное значение параметра вибропроцесса с выхода анализатора 4. Разностный сигнал через регулятор 7 постоянной интегрирования поступает на вход второго сумматора

8, на другой вход которого приходит значение первой составляющей спектра с выхода блока 10 памяти. Суммарный сигнал в момент ty записывается в регистр 9 u s момент t4 переэаписывается в блок 10 памяти в ячей30 ку первой частотной составляющей.

Регулятор 7 выполнен на базе мультиплексора, который код сигнала с разрядностью и по команде оператора переводит в код с разрядностью n+Z где Z - -старшие разряды. Меняя сдвиг входного кода на то или иное число разрядов, оператор тем самым меняет постоянную интегрирования цепи, образованную вторым сумматором 8, регистром 9 и блоком 10 памяти. По40 стоянная интегрирования устанавлива-. ется оператором из условия устойчи" вой работы

2к — >1

Y,î

45 где К - число разрядов, на которое осуществляется сдвиг в регуляторе 7; о- коэфФициент передачи звеньев на i-й частоте начиная от входа синтезатора 11 и кончая выходом анализатора 4, Меняя постоянную интегрирования (постоянную времени цепи обратной 55 связи), можно менять качество сглаживания сигнала на выходе блока 10 памяти, тем самым меняя пульсации к = 1 де к-1 к- с

2 t- o значение i-é спектральной составляющей на (k-1)-м шаге, записанное в блок 10 памяти; значение i-й спектраль" ной составляющей, изме" ренное анализатором 4; заданное значение 1-й составляющей спектра; коэффициент передачи на

i-й частоте от входа синтезатора ll до выхода анализатора 4; число разрядов, на которое осуществляется сдвиг входного кода в регуляторе 7 (оС = О-Z), I среднего значения вибрации во всех точках частотного диапазона (Фиг, 3).

Интегрирующее звено (сумматор 8, регистр 9 и бло 10 памяти) выполняет две функции: усреднение случай" ного сигнала и управление процессом замыкания сигнала обратной связи.

Точность воспроизведения вибрации ограничена инструментальной погрешностью элементов устройства, но поскольку применяется цифровая техника, то его точность значительно превышает точность аналоговых устройств.

Для повышения точности достаточно увеличивать постоянную интегрирования. После того, как на первом цикле откорректировано начальное значение первой частотной составляющей, производится коррекция второй составляющей. Для этого в момент t+ с эадатчика 6 считывается значение второй составляющей и подается на вход сумматора 5. На второй вход сумматора подается значение, измеренное анали-i затором 4. Разностный сигнал через регулятор 7 поступает на вход сумматора 8, Процесс повторяется дпя всех частотных составляющих. На каждом цикле коррекции растет сигнал с выхода блока 10 памяти „ так как его предыдущее значение суммируется с сигналом рассогласования. Рост сигнала с выхода блока 10 происходит до тех пор, пока сигнал с выхода сумматора

5 не поменяет полярность. Смена эна" ка произойдет в момент равенства сиг" налов задатчика 6 и анализатора 4, Алгоритм работы устройства описывается выражением

Составитель А. Каратыш

Техреду.бергель Корректор А. Ференц

Редактор А. Огар

За з УУ8!41 Тираж 873 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

flggЦ, Москва, й- Я„. Раушская наб. g. чj) Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, устройство может выходить на заданный режим с разной скоростью, Устройство воспроизводит заданный спектр„через время равное 3, где

М = -- — t Ct - длительность од„8 8 ной входной реализации) . Для частотного диапазона О-5 крц t =80 мс. Время анализа сигнала равно времени синтеза и составляет t =30 мс.

Анализатор ч работает на основе быстрого преобразования Фурье и измеряет мгновенные амплитудные составляющие спектра входного случайного сигнала.

Изобретение обеспечивает повышение точности путем исключения методической погрешности,,присущей извест ному устройству, и го сравнению с аналоговыми системами позволяет воспроизводить спектр вибраций с большей точностью в результате высокой оазрешающей способности анализатора и реализации управления по ислу каналов.