Устройство для испытания на случайные вибрации (его варианты)

Устройство для испытания на случайные вибрации (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Устройство для испытания на случайные вибрации, содержащее генератор белого шума, подключенный к нему многоканальный формирователь, каждый канал которого включает последовательно соединенные формирующий уэкополосный фильтр и регулируемый усилитель, последовательно соединенные первый сумматор , к входам кото,poix ) подключены выходы регулируемых усилителей, усилитель мощностии возбудитэль колебаний, вибродатчик и цепь обратной связи, образованную многоканальным анализатором, каждый канал которого включает анализирующий узкополосный фильтр, измеритель дис Персии и блок сравнения, к второму входу которого подключен яадатчик, выход блока сравнения каждого канала подключен к управляющему входу соответствующего регулируемого усилителя , отличающееся тем, что, с целью повышения Достоверности испытаний путем обеспечения возможности управления вибрацией вне рабочего диапазона частот, оно снабжено в одном из каналов анализатора широкополосным фильтром, подключенным к выходу вибродатчика, вторым cyva aioром и умножителем/ включенным между выходом вибродатчика и вторым входом второго сумматора, второй входумножителя через нелинейный элемент подключен к выходу блока сравнения канала анализатора, предназнаненного для управления вибрацией вне рабочего диапазона частот. 2. Устройство для испытания на случайные вибрации, содержащее генератор белого шума, подключенный к нему многоканальный формирователь, каждый канал которого включает.последовательно соединенные формирующий узкополосный фильтр и регулируемый усилитель, последовательно .соединённые первый сумматор, к вхоi дам подключены в ыходы регулируемых усилителей, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибро (Л датчик и цепь обратной связи, обрАзованную многоканальным .анализатором, каждый канал которого включает анализирующий узкополосный фильтр, измеритель дисперсии и блок сравнения, Чс второму входу которого подключен -i задатчик, выход блока сравнения ка ждого канала подключен к управляюпе-, му вхойу соответствующего регулируемого усилителя, отличаю-эо ;о щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности испытаний, вибродатчик выполнен из трех датчиков 4:: 4: для измерения вибрации по трем координатным осям, a устройство снабжено умножителем, вторым суммато00 ром, ВХОДСИ4 подключенным к выходу первого датчика, a выходом - к входу многоканального анализатора, ив одном из каналов анализатора - измерителем модуля вектора общей дисперсии , вход которого подключен к трем датчикам, a выход - к входу соответствующего блока сравнения, выход последнего подключен к входу умножителя второй вход умножителя подключен к выходу первого датчика, a выход умножителя - к второму входу сумматора

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (!9). (И) 3(5!) 6 01 К 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3396168/18"28 (25) 3402372/18-28 (22) 29.12.81 (46) 30.04.84. Бюл. )) 16 ,(72) !{).И.Беглов, A.A.Êoùååâ, В.A.×åãëàêîâ и В.A.×åðíûøåâ (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 620.178.5(088.8) (56) 1. Гетманов A.Ã. Автоматическое .Управление вибрационными испытаниями.

М., Энергия, 1978, с.12.

2. Там же, с. 26-29 (прототип) ° (54) УСТРОРСТВО ДЛЯ ИСPFITAHHH Е1А

СЛУЧАЙН)1Е ВИБРАЦИИ (ЕГО BAPHAHT)I) ° (57) 1. Устройство для испытания на случайные вибрации, содержащее генератор белого шума, подключенный к нему многоканальный формирователь, каждый канал которого включает последовательно соединенные формирующий узкополосный фильтр и регулируемый усилитель, последовательно соединенные первый сумматор, к входам кото.рого подключень выходы регулируемых усилителей, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчик и цепь обратной связи, образованную. многоканальным анализатором,. каждый канал которого включает анализирующий узкополосный фильтр, измеритель дис-, персии и блок сравнения, к второму входу которого подключен задатчик, выход блока сравнения каждого канала подключен к управляющему входу соответствующего регулируемого усилителя, о т л и ч а ю t е е с я тем, что, с целью повышения достоверности испытаний путем обеспечения возможности управления вибрацией вне рабочего диапазона частот, оно снабжено в одном иэ каналов анализатора широкополосным фильтром, подключенным к выходу вибродатчика, вторым суммато" ром и умножителем, включенным между выходом вибродатчика и вторым входом второго сумматора, второй вход умножителя через нелинейный элемент подключен к выходу блока сравнения канала анализатора, предназначенного для управления вибрацией вне рабочего диапазона частот.

2. Устройство для испытания на ,случайные вибрации, содержащее генератор белого шума, подключенный к нему многоканальный формирователь, каждый канал которого включает.последовательно соединенные формирующий узкополосный фильтр н регулируемый усилитель, последовательно соединенные первый сумматор, к входам которого подключены выходы pery- О лируемых усилителей, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибро- у датчик и цепь обратной связи, образо Vl ванную многоканальным анализатором, каждый канал которого включает анализирующий узкополосный фильтр, измеритель дисперсии и блок сравнения, -к второму входу которого подключен задатчик, выход блока сравнения каждого канала подключен к управляющему входу соответствующего регулируемого усилителя, о т л и ч а ю — . щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности испытаний, вибродатчик выполнен из трех датчиков для измерения вибрации по трем координатным осям, а устройство снабжено умножителем, вторым сумматором, входом подключенным к выходу первого датчика, а .выходом - к входу многоканального анализатора, и в одном иэ каналов анализатора - изме- Ф рителем модуля вектора общей дисперсии, вход которого подключен к трем датчикам, а выход — к входу соответствующего блока сравнения, выход последнего подключен к входу умножителя, второй вход умножителя подключен к выходу первого датчика, а выход ум- . иожителя » к второму входу сумматора.

1089443

Поставленная цель по первому варианту достигается тем, что устройство для испытания на случайные вибрации, содержащее генератор белого шума, подключенный к нему многоканаль ный формирователь, каждый канал которого включает последовательно соединенные формирующий узкополосиь1й фильтр и регулируемый усилитель, последовательно соединенные первый сумматор, к входам которого подключены выходы регулируемых усилителей, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчик и цепь обратной связи, образованную многоканальным анализатором, каждый канал которого включает анализирующий узкополосный фильтр, измеритель дисперсии и блск сравнения, к второму входу которого подключен задатчик, выход блока сравнения каждого канала подключен к управляющему входу соответствующего регулируемого усилителя, снабжено в одном иэ каналов анализатора широкополосным фильтром, подключенным к выходу вибродатчика, вторым сумматором и умножителем, включенньм между выходом вибродатчика и вторым входом второго сумматора, второй вход умножителя через нелинейный элемент подключен к выходу блока сравнения канала анализатора, предназначенного для управления вибрацией вне рабочего диапазона частот.

По второму варианту выполнения устройства поставленная цель достигается тем, что вибродатчик выполнен из трех датчиков для измерения вибрации по.трем координатным осям, а устройстцо снабжено умножителем, вторым сумматором, входом подключенным к выходу первого датчика, а выходомк входу многоканального анализатора, и в одном из каналов анализатора — измерителем модуля вектора общей дисперсии, вход которого подключен к трем датчикам, а выход — -к входу соответствующего блока сравнения, выход последнего подключен к входу умножителя, второй вход> умножителя подключен к выходу первого датчика, а выход умножите-; ля — к второму входу сумматора .

На фиг. 1 представлена структурная схема йервого варианта устройства для испытания на случайную вибрацию; на фиг. 2 — структурная схе- ма второго варианта устройства, осуществляющего управление вибрациями с учетом изменения модуля век тора обшей дисперсии.

Устройство по первому варианту содержит (фиг. 1) последовательно соединенные генератор 1 белого шума и многоканальный формирователь, каждый канал которого включает последовательно соединенные узк .полосный фильтр 2 и регулируемый усилитель 3, Цель изобретения — повышение достоверности испытаний путем обеспечения воэможности управления вибрацией вне рабочего диапазона частот. 65

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для использования в различных отраслях машиностроения.

Известно устройство для испытания на случайные вибрации, содержащее генератор белого шума, гребенку формирующих фильтров, сумматор, подключенный к его выходу усилитель мошности, возбудитель колебаний, вибродатчик, гребенку анализирующих фильтров, входы которых подключены к выходу вибродатчика, выходы анализаторов подключены к управлякщим входам регулируемых усилителей, подключенных к влсодам соответствующих 15 формирующих фильтров (lj

Устройство позволяет проводить испытания иэделий на широкополосную вибрацию, однако точность воспроизведения спектра и, следовательно, ис-20 пытаний невысока, так как не учитывается вибрация вне рабочего диапазона частот, что ведет к перегрузкам при испытаниях многомассовых сложных конструкций. 25

Наиболее близким к предлагаемому по» технической сушности является устройство для испытания на случайные вибрации, содержащее генератор белого шума, подключенный к нему многоканальный формирователь, каждый канал которого включает последовательно соединенные формирующий узкополосный фильтр и регулируемый усилитель, последовательно соединенные первый сумматор, к входам которого подклю.чены выходы регулируемых усилителей, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчик и цепь обратной связи, образованную многоканальным анализатором, каждый канал которого 49 включает анализирующий узкополосный фильтр, измеритель дисперсии и блок сравнения, к второму входу которого подключен задатчик, вьиод блока сравнения каждого канала подключен к управляющему входу соответствуют,его регулируемого усилителя (2) .

Устройство позволяет проводить испытания иэделий на случайную широкополосную вибрацию, осуществляя при этом управление по нескольким . компонентам вибрации. Однако при испытании сложных конструкций, имеющих нелинейные характеристики, возникает необходимость управлять вибрациями в соответствии с возбуждаемыми вибрациями вне рабочего диапаэона частот, не превышая уровень перегрузок и учитывая уровень общей дисперсии в рабочем диапазоне, что не обеспечивает известное устройство.60

1089443 последовательно соединенные первый сумматор 4,входы которого подключены к выходам усилителей 3, усилитель

5 MoIIlHocTN возбудитель 6 колебаний; вибродатчик 7, умножитель 8 и многоканальный анализатор, каждый канал которого включает анализирующий узкополосный фильтр 9, измеритель

10 дисперсии и блок ll сравнения, второй вход которого подключен к задатчику 12 уровня спектральной плот- 10 ности, а выход — к управляющему вхо-. ду соответствующего усилителя 3.

Для управления уровнем вибрации вне рабочего диапазона частот служит один иэ каналов анализатора, образован- 15 ный широкополосным фильтром 13,вход которого подключен к выходу вибродатчика 7, и через измеритель 14 общей дисперсии к блоку 15 сравнения, второй вход которого подключен к 0 задатчику 16 уровня спектральной плотности, а выход блока 15 сравнения через нелинейный элемент 17 подключен к второму входу умножителя 8, последний через второй сумматор 18 ! подключен к входам анализирующих фильтров 9..Выход вибродатчика 7 подключен также к входу второго сумматора 18.

Устройство по второму варианту содержит последовательно соединенные генератор 1 белого шума и многоканальный формирователь, каждый канал которого включает по ледовательно соединенные узкополосный фильтр 2 и регулируемый усилитель 3, последовательно соединенные первый сумматор

4,входы которого подключены к выходам усилителей 3, усилитель 5 мощности, возбудитель 6 колебаний, вибро- 40 датчик 7, умножитель 8 и многоканальный анализатор, каждый канал которо-„ го включает аналиэируюший узкополосный фильтр 9, измеритель 10 дисперсии и блок 11 сравнения, второй вход 45 которого подключен к задатчику 12 уровня спектральной плотности, а выход — к управляюшему входу соответствующего регулируемого усилителя 3.

Для управления уровнем вибрации по величине модуля вектора общей диспер» сии вибродатчик выполнен из трех датчиков 7, 13 и 14 для измерения вибрации по трем координатным осям, а канал измерения состоит иэ измерителя 15 модуля вектора общей дисперсии, подключенного к выходам датчиков 7, 13 и 14, подключенного к из- мерителю 15 блока 16 сравнения, к второму входу которого подключен задатчик 17 уровня спектральной плотности, а выход блока 16 сравнений через нелинейный элемент 18 - к второму входу умножителя 8, к первому

-входу которого подключен выход первого датчика 7, а выход умножителя 8 65 подключен к второму входу второго сумматора 19, к первому входу которого подключен выход первого датчика 7, а выход второго сумматора 19 подключен к входам узкополосных фильтров 9 анализатора.

Устройство по первому варианту работует следующим образом.

Сигнал генератора 1 разделяется на N полос фбрмируюшими фильтрами 2, с выхода которых узкополосные сигналы поступают на вход регулируемых усилителей 3. Коэффициент усиления усилителей 3 устанавливается по сигналам с выходов блоков 11 сравнения, формирующих сигнал рассогласования между сигналом эадатчика 12 и сигналом, измеренным анализатором (не показан). Сигналы с выходов усилителей 3 суммируются сумматором 4, усиливаются усилителем 5 мощности и подаются на вход возбудителя 6 колебаний. Сигнал с выхода вибродатчика

7 поступает на вход умножителя 8 и на вход канала (не показан) для измерения общей дисперсии. 3а счет нелинейности характеристики испытуемой конструкции возбуждаются вибрации с частотами, высодящими эа рабочий диапазон. Причем уровень вибраций вне диапазона может оказаться таким, что вызовет разрушение испытуемой конструкции, хотя в рабочей полосе частот был сформирован заданный спектр вибраций, гарантирукщий безаварийную работу устройства. Сигнал вибродатчика 7 через широкополосный фильтр 13 поступит на вход измерителя 14 обшей дисперсии.

Полоса пропускания шнрокополосного фильтра выбирается так, чтобы фильтр 13 пропускал все частоты выше рабочего диапазона. Значение общей дисперсии сравнивается в блоке 15 сравнения с заданным значением, пос- . тупающим от задатчика 16. Разностный сигнал через нелинейный элемент 17 (выпрямитель) проходит на вход умножителя 8, на второй вход которого поступает сигнал с выхода вибродатчия ка 7. В результате сигнал на входе умножителя 8 возрастает. Завышенный сигнал поступает через сумматор 18 на вход анализатора, который.формирует на выходе измерителей 10 дисперсии в каждом канале завышенное значение по каждому каналу. Возрастают сигналы ошибки, при обработке которых изменяются коэффициенты усиления усилителей 3. В результате уменьшается уровень вибрации во всем рабочем диапазоне при сохранении заданной формы спектральной плотности мощности. Причем незначительное уменьшение уровня вибрации в рабочем диапазоне вызывает значительно большее уменьшение уровня вибрации вне рабочего диапазона (зависимость

1089443 в кубе и пятой степени). Таким образом, исключается возможность поломки конструкции и возрастает достоверность испытаний.

Кроме того, при испытаниях кон.струкций, имеюших большие объемы, необходимо учитывать уровень вибра-; ций не только по одной координатной оси, но и по двум другим координатам, так как вибрации по неконтроли руемым осям могут превосходить уро l() вень вибрации по той оси, относительно которой возбуждают .заданный спектр вибраций. ЗадаЧу управления вибрациями с учетом величины модуля вектора общей дисперсии решает, 15 второй вариант устройства (фиг. 2).

Устройство по второму варианту работает следующим образом.

Каналы формирователя и анализатора работают аналогично описанному первому варианту.

Канал управления модулем дисперсии работет следующим образом.

Сигналы датчиков 7, 13 и 14 поступают на вход измерителя 15 модуля вектора общей дисперсии. Сигналы по частоте ограничиваются полосовым фильтром (не показан), полоса пропускання которого соответствует рабочему диапазону частот. Иэменитель

15 осуществляет вычисление модуля вектора дисперсии, сигнал которого поступает на вход блока 16 сравнения. В нем заданное значение сигнала сравнивается с измеренным, и с

35 выхода блока 16 сравнения сигнал рассогласования проходит через нелинейный элемент 18 на вход умножителя.8.

На второй вход умножителя 8 поступает сигнал датчика 7, установленного для измерения вибраций по оси, относительно которой возбуждают тре- буемый спектр вибраций. Пропорционально сигналу рассогласования модуля общей дисперсии изменяется сигнал датчика 7, который в сумматоре

19 суммируется с сигналом вибродатчика. В. результате сигнал обратной связи увеличивается и на выходе измерителя 10 дисперсии каждого канала анализатора имеется завышенное значение дисперсии в канале. Сигналы рассогласования соответствующим образом изменяют коэффициент усиления регулируемых усилителей З,й уровень вибрации .во всех поддиапаэонах уменьшается без изменения формы формируемого спектра вибраций. Сигналы рассогласования меньше нуля нелинейный элемент 18 не пропускает в случае, если модуль вектора обшей дисперсии меньше заданного.

Использование изобретения позволит повысить достоверность испытаний путем управления вибрациями вне рабочего диапазона частот, повысит точ-. ность испытаний, реализуя управление вибрациями с учетом величины модуля вектора общей дисперсии, измеренного в рабочем диапазоне частот.

1089443.

Д иг. „ ?

Составитель В.Лопухин

Редактор Л.Филь. Техред Л.Иикеш Корректор Г.Решетник

Заказ 2923/39 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4