Устройство для испытания на случайные вибрации

Устройство для испытания на случайные вибрации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УеТРОЙСТВО ДЯЯ ИСШТАНИЯ НА ВНВР)МШ«, содержащее последовательно соёданенные источник елучайаргр сигнала, формирователь спектра, канал которого ёклтает в 1регулируекиай по добротности и частоте полосовой фильтр и управляем 1|й усилитель, первай сукочатор, вьючитательупоследовательно соединенные усилитель МОЩНОСТИ- и возбудитель колебаний с установленным на его подвижной чайти вибрбдатчиком, айализатор спектра, включающий в себя квадратичный детектор, набор полосовых аналиэируюпщх фильтров и второй сумматор, о т л и ч а ю 1Д е е с я , тем, что, с целью повышения точности формирования, оно снабжено управлякаде вычислительным блоком с ячейками пгшяти, генераторами . Функций и гармонического сигнала, первым и вторым генераторами пилообразного напряжения, дифференциатором , делителем, знакочувствительньм вентилем, а также в каждом канале Формирователя спектра. первым и вторым ключами,дополнительными управляемыми третьим, четвертым и пятьо4 ключами, источник случайносчэ сигнала выполнен многоканальным , канал которого подключен через первый ключ ко входу соответствуюв1его полосового фильтра формирователя спектра, второй которого в;каждс канале соединяет вьвсод управляемого усилителя с входом первого сумматора, выходом подключенного вычитат .ель ко входу уьилйтеля мотнос ти, управлякадие входы первых и вторых ключей, полосовых фильтров, управляемых усилителей формирователя спектра и пятого ключа соединены с управЛяюще-вычислительным блоком , анализатор спектра выполнен в виде последовательно соединенных кв-адратичногр детектора, входом подключенного к вибратчику делителя , ко второму входу которого подключен генератор функций, и набора полосовых анализирующих фильтров , каждый из которах регулируемый по коэффициенту передачи усилитель соединен с входом второго сумматора, выход которого под-г ключен ко входам третьего ключа и знакочувствительйого вентиля, выходом годКлючеяногр ко входам третьего и четвертого , выходы ко- ; торых подключены ко входам увравдяюте-вычислительного блока | ко входу которого подключен также выход дифференциатора , причем выход второго генератора йиЛообразногр напряжения соединен с управляющими входами Четвертого клдачга и ,регул1Фуекых усилителей анализатора (зпектра, выход первого генератора пилообразного Напряжения соедииен с управляющими дифферен191атора, генератора функций и генератора гармонического сигнала, выход которого через пятый ключ соединен с входами вычитателя и каждого первого ключа формирователя спектра.

СООЗ СОВЕТСНИХ

6»»»»

РЕСПУБЛИК

mO аО И7O

ГОСУДАРС ПЗЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОМЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й AST0PCROMV СНИДЬТ» »СТЮГ (2 1 ) 34l9287/25-28 (22) 66. (34. 82 (46) l5.02.84;:-Бел.:В 6 (7 23 C. П.Чинякнн (73.) Кдэанский ордеиа-".РрудоэОГО красного Знамени авиапиониый институт .им. A,Н,Туполева (53) 62().. 78;З(ОЕЕ.В)(56). 1,, Авторское свидетельство СССР

В 757896 кл» 6 02 Х 7/ОО, 198Î.

2. Ai*opcxoe свидетельство .СССР

В.. 97632l, кл» 6 (33. И 7/ОО., 1982 (прототйи) .:

; (54,) (:57 ) УСФ7РОИСУВО ДИЯ RCBblTABHH . 8A СЯУЧЗЗЙЙИЕ ВИЗРАцйВ, содержащее последавательно соедийенные источ. ник .случайного сигнала, формйрователь спектра, ка кдый канал которого включает в себя регулируемый по добротности и -gaaxoTe полосоэой .фильтр и управляемяй усилитель, первый сумматор, вычитатель, после» довательно соединенные усилитель . .мощности: и возбудитель колебаний .с:установленным на его подвижной частн вибродатчиком, айализатор спектра, включающий .в себя квадра" тичный.детектор, набор полссовых анализирующих фильтров и второй сумматор, о т л и ч а ю щ е е. с я тем,:что, с целью повышения точности формирования, оно снабжено управляюще"вычислительным блоком с ячейками памяти, генераторами функций и гармонического сигнала, . первым и вторым генераторами пилообразкого напряжения, дифференциатором, делителем, знакочувствительным вентилем, а также в каждом канапе Формирователя спектрапервым и вторым ключами,дополнительными управляемыми третьим, четвер» тым и пятым ключами, источник случайного сигнала выполнен многокана,SU„„1073592 А льным, каждый канал которого подключен через первый ключ ко входу соответствующего полосового фильтра Формирователя спектра, второй ключ которого в каждом канале соединяет выход управляемого усилителя с входом первого сумматора, выходом подключенного через вычнтатель ко входу усилителя..мощнос ти, управляющие входы первых и вторых ключей; .полозовых фильтров, управляемых усилителей формирбвателя спектра и пятого ключа соединены с управляюще-вычислительным блоком, анализатор спектра выполнен в виде последовательно соединенных квадратичного детектора, входои подключенного к вибратчику делителя, ко вгорому входу которого подключен генератор Функций, и на" бора полосовых анализирующих фильтров, каждый из которых через регулируемый по коэффициенту передачи усилитель соединен с входом второго сумматора, выход которого подключен ко входам.третьего ключа и энакочувствительного вентиля, выходом гадключенного ко входам третьего и четвертого ключей, выходы которых подключены ко входам управляюще-вычислительного блока, ко входу которого подключен также выход дифференциатора, причем выход второго генератора пилообразного напряжения соединен с управляющими входами четвертого .ключа.и.:,регулируемых усилителей анализатора спектра, выход первого генератора йилообраз» ного напряжения соединен с управляющими входами дифференциатора, генератора функций и генератора гармонического сигнала, выход которого через пятый ключ соединен с входами вычитателя и каждого первого ключа формирователя спектра.

1073592

Изобретение относится к испытательной технике.и может быть использовано в приборостроении, машиностроении для испытания изделий на широкополосную случайную вибрацию.

Известно устройство для испытания на случайные вибрации, содержащее генератор шума, подключенный к его выходу формирователь, каждый канал которого включает полосовой фильтр, регулируемый по добротности и частоте настройки н усилитель, первый сумматор, входы которого подключены к выходам усилителей, а выход- через усилитель мощности к входу возбудителя колебаний, вибро- 15 датчик, многоканальный анализатор, каждый канал которого включает набор полосовых фильтров, измерители дисперсии, вычитатели и второй .сумматор, ко входу которого под- 20 ключен задатчик, выход второго сумматора каждого канала анализатора подключен к управляющему входу соответствующего усилителя, а выходы вычитателей соединены с входами соот- 25 ветствующих полосовых фильтров формирователя fl 3.

Устройство позволяет формирова ь спектр случайных вибраций, осуществляя при этом частичную настройку. добротности частоты полосовых

Фильтров Формирователя. Однако точность формирования спектра устройством недостаточная, что обусловлено взаимовлиянием каналов Формирования, проявляющимся особенно в области сопряжения фильтров. Кроме того, методика настройки отличается. большой сложностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является

40 устройство для испытания на случайные вибрации, содержащее последовательно соединенные источник случайного сигнала, формирователь спект-ра, каждый канал которого включает 45 в себя регулируемый по добротности и частоте полосовой фильтр и управ-, ляемый усилитель, первый сумматор, вычитатель, последовательно соединенные усилитель мощности и воз- 50 будитель колебаний с установленным на его подвижной части вибродатчнком,анализатор спектра, включающий в себя квадратичный детектор, набор нолосовых анализирующих фильт- 55 ров и второй сумматор(2 ) °

Устройство обеспечивает формирование заданного спектра вибраций и частичную настройку формирующих

Фильтров по добротности и частоте gp с учетом амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) внбротракта, од" и ко точность формирования недостаточная. Это обусловлено тем, что в устройстве невозможно оптимально учесть взаимное влияние каналов формирования.

Цель изобретения — повышение точности формирования.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для испытания на случайные вибрации, содержащее последовательно соединенные источник случайного сигнала, формирова.тель спектра, каждый канал кото-. рого включает в себя регулируемый по добротности и частоте полосовой фильтр и управляемый усилитель, первый сумматор, вычитатель, последовательно соединенные усилитель мощности и возбудитель колебаний с установленным на его подвижной части вибродатчнком, анализатор спектра, включающий в себя квадратичный детектор, набор полосовых анализирующих фильтров .и второй сумматор, снабжено управляюще-вычислительным блоком с ячейками памяти, генераторами функций и гармонического сигнала, первым и вторым генераторами пилообразного напряжения< днфференциатором, делителем, знакочувствительным.вентилем, а также в каждом канале формирователя спектра — первым и вторым ключами, дополнительными" управляемыми третьим, четвертым и пятым ключами, источник случайного сигнала выполнен многоканальным, каждый канал кото ого подключен через первый ключ ко входу соответствующего полосового фильтра формирователя спектра, второй ключ которого в каждом канале соединяет выход управляемого усилителя с входом первого сумматора, выходом подключенного через вычнтатель ко входу усилителя мощности, управляющие входы первых и вторых ключей, полосовых фильтров, управляемых усилителей формирователя спектра и пятого ключа соединены с управляюще-вычислительным блоком, анализатор спектра выполнен в виде последовательно соединенных квадратичного детектора, входом подключенного к вибродатчику, ко второму входу которого подключен генератор функций, и набора полосовых анализирующих Фильтров, каждый из которых через регулируемый по коэффициенту передачи усилитель соединен с входом второго сумматора, выход которого подключен .ко входам третьего ключа и знакочувствительного вентиля, выходом подключенного ко входам третьего и четвертого ключей, выходы которых подключены ковходам управляюще-вычислительного блока, ко входу которого подключен также выход дифференциатора, причем выход второго генератора пилообразного напряжения соединен с управляющими

1073592

15 входами четвертого ключа и регулируемых усилителей анализатора спектра, выход пер ого генератора пилообразного напряжения соединен с уп- . равляющими входами дифференциатора, генератора функций и генератора rap» монического сигнала, выход которого через пятый ключ соединен с входаьЬ вычитателя и каждого первого ключа формирователя спектра. . Сущность изобретения заключается в следующем.

Для решения задачи декомпозиции смеси на компоненты используют связь между заданной .функцией G(cu) спектральной плотности мощности и ггре-. образованной функцией 6(со х):

/<()f, () Г лаях где Р " оператор преобразования

Фурье; параметр;

f - частота.

Для фильтров, описываемых гауссовой кривой выражение (1) приводит к соотношению

2 „, 2

IK(,МР = дахр, (2) бф -Р! z(p - ) где p — полоса пропускания формирующего фильтра;

- номер фильтра;

/k-(ы,Я)/? - квадрат модуля АЧХ 4oXSмирующего фильтра; о — частота настройки фильтра.

Как видно из выражения (2) при увеличении Л полоса каждой гауссовой компоненты уменьшается, и при.

il--ф она выразится в функцию в д -функцию. При 3 >р соотношение (2) не выполняется и режим работы устройства характеризуется появлением осцилляций и отрицательными значениями функции 6(иэ,g), что и используется. для определения параметров формирующих фильтров. Нахождение F16(ь,Л) упрощается если 6(4,)) — периодическая функция. Это используется в устройстйе, где все временные сигналы, соответствующие необходимым

АЧХ и спектрам, периодические. В этом случае формула (1) принимает вид (М где С . и С вЂ” соответственно коэффициенты ряда Фурье npej образованной 6(м,il ) и заданной 6(")-функций;.У - частота изменения параметра.Л.

В устройстве гармоники, соответствующие этим коэффициентам, выделяются с помощью узкополосных фильтГЯ?к?Я? ) ров, а умножение иа ехр реализуется с помощью регулируемых усилителей, коэффициенты передачи которых зависят в каждый момент времени от известных К, Т и изменяющегося по известному закону 3 .

Дальнейшее суммирование гармоник дает периодическую функцию

6(м, p). Отсчеты значений этой функции запоминаются и обрабатываются>

В результате определяют коэффициент передачи, частоту настройки и полосу пропускания формирующих фильтров,,реализующих формирование задан ного спектра вибраций в контролируемой точке изделия °

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для испытания на случайные вибрации содержит..источник. 1 случайного сигнала, многоканальный формирователь спектра, каждый канал которого образует последовательно соединенные первый ключ 2, вход которого соединен с выходом одного из каналов источника 1, ре-. гулируемый по добротности и частоте полосовой фильтр 3, управляемый усилитель 4 и второй ключ 5, общий

З5 для всех каналов первый сумматор 6, последовательно соединенные вычитатель 7, усилитель 8 мощности и возбудитель 9 колебаний, вибродатчик 10, установленный на подвижной части

4Q возбудителя 9 колебаний, анализатор спектра, включающий последовательно соединенные квадратичный детектор 11., делитель 12, ко второму; входу которого подключен генератор

45 13 функций, набор полосовых анализирующих фильтров 14, каждый из которых через регулируемый по коэфФициенту передачи усилитель 15 соединен с входом второго .сумматора 16 и звукочувствительного вентиля 17, выход которого через третий ключ 18 соединен с входом управляюще-вычислительного блока 19. Выход энакочувствительного вентиля 17 подключен также ко входу четвертого клю- ча 20, информационный вход которого соединен с выходом второго генератора 21 пилообразного напряжения, а выход — с входом блока 19. Выход генератора 21 подключен также к

Ю уиравляющим входам регулируемых по коэффициенту передачи усилителей 15.

Для развертки частоты генератора 22 гармонического сигнала служит первый генератор 23 пилообразного

65 напряжения, выход которого подклю1073592 образное увеличение сигнала. При

U„ p,p наблюдаются осцилляции сигнала и появление отрицательных значений, которые фиксируются знакочувствительным вентилем 17. При этом сигналом вентиля 12 открыва-. ются третий и четвертый ключи 18 и 20 соответственно и в управляюще-вычислительный блок 19 поступает сигнал, выборки которого обновляются каждый период Т. В блоке 19 запоминается максимальное значение выборки, которое используется для вычисления коэффициента усиления управляемого усилителя 4 по формуле: г, „ (C;;, e;-,t ь /

ZO рвгк где P) - полоса пропускания j-rî

Формирующего фильтра;

Ьы=ю;-w - частота выборки;

225 (;; - максимальное значение сигнала иэ. выбранных за период Т;

1 — номер формирующего канала. 30

4ф

50 пж i — нОмер усилителя (3.. Оф1 . И)55

U — напряжение. второго гене A ратора 21 пилообразного напряжения, соответствующее параметру 3 {выражение 2), причем период напряжения. генератора il ®О должно быть не меньше пе« риода Т.

При увеличении J сигнал на выЛ ходе сумматора 16 меняет свою форму, и при U «» )) появляется скачко- ф5 чен через дифференциатор 24 к блоку ?9 и входу генератора 13 функций. Выход генератора 22 гармонического. сигнала соединен через пятый ключ 25 с вторцм пходом вычитателя 7.и вхо- дами каждого из первых ключей 2„

Управляющие - входы первых ключей 2 полоаовых фильтров 3, управляемых усилителей 4, вторых ключей 5 и пя того кщоча 25 соединены с. управляющв-вычислительным блоком 19.

Устройство работает следующим образом.. .8 режиме . Настройка все ключи, кроме..ключа 25, по .команде управляюще-вычислительного блока 19 замкнуты..ХЪрмонический .сигнал генератора 22 сканируется и рабочем диапазоне частот с помощью генератора 23 пилообразного..напряжения и поступает через ключ 25,. вычитатель .7, усили- тепь 8 мощности на вход возбудителя 9. колебаний. Далев сигнал вибро" датчика 1-0 проходит квадратичный детектор 11 и подается иа вход делителя. 12. На другой. вход делителя .1 поступает сигнал от генератора 13 функций, форма сигнала которого .повторяет; форму огибающей заданного спектра. Сигналы на выходе делителя

12 - -периодические, с периодом, .равняем периоду сигнала генератора 23 пилообразного напряжения. Сигнал на выходе делителя 13 после. операции деления по.форме соответствует Форме спектра, который необходимо. сформировать с помощью фильтров 3 для того., чтобы воспроизвести заданный . спектр в контролируемой: точке изде." лия. Спектр периодического сигнала на выходе делителя 12 дискретный с частотами Ы1= i 2F/Ò И. =:О,l... о

Т вЂ” период сигнала генератора 23).

Спектральные составляющие этого сигнала. выделяются набором из рА анализирующих полосовых фильтров 14 и поступают на соответствующие регулируемые .усилители 15. КоэФФииценты передачи усихнутелей 15 опреде.ляются из соотношения:

Частота настройки wj полосового фильтра 3 определяется исходя из того, что. wj= Ä (ф }, rpp tv - частота, соответствующая максимальному значению сигнала . ;.

После того каК определены коэффициент усиления К, частота настройки о и полоса пройускания р j -ro канала формирователя спектра, блок

19 устанавливает. указанные параметры в канале Фррмирователя спектра.

В этом же канале. ключи 2 и 5, управляемые блоком 19, обеспечивают прохождение сигнала генератора б через канал и поступление его на второй вход вычитателя 7. Вычитатель 7 реализует исключение из спектра сигнала генератора 22 уже отрегулированную -ю спектральную составляющую. укаэанные операции проводятся по всем каналам формирователя спектра.

После того как определены параметры всех формирующих фильтров 3 и коэффициенты усиления усилителей

4, нпюч 25 запирается, а ключи 2 и 5 в каждом канале обеспечивают прохождение сигналов источников (например генератора . белого шума} через формирователь спектра. В результате на выходе сумматора 6 будет сформирован такой сигнал возбужде;ния, который, пройдя вибротракт, 1073592

Составитель В.Симонов

Редактор К.Волощук Техред H,лсталош Корректор, Ю. Макаренко.

Заказ 316/39 Тираж 823. Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР пэ.делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 реализует в контрольной точке изделия или подвижной части возбудителя 10 колебаний воспроизведение заданного спектра вибраций.

Изобретение повышает точность формирования спектра вибраций, обеспечивая управление параметрами формирующих фильтров.