Устройство для графической регистрации характеристик объекта при вибрационных испытаниях

Устройство для графической регистрации характеристик объекта при вибрационных испытаниях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ (»478199

Союз Советских

Социалистических

Уеспублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 09.08. 72(21) 1827272/18-10 с присоединением заявки № (23} Приоритет—

Опубликовано 25.07.75,Бюллетень М 27 (51) М. Кл.

С О1 g 11/ОО

Гюаударстеенный камнтет

Сената Мнннатраа СССР аа лелем нэааретеннй н аткрытнй (53) УДК 621. 317.38 (088. 8) . Дата опубликования описания 17.10.75 (T2) Авторы изобретения

С. С. Бруфман, Е. А. Жаров, А. М. Задачин, А. М. Попов, и В. И. Смыслов (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАФИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ

ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТА ПРИ BHEPAHHOHHbIX

ИСПЫТАНИЯХ

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для графической регистрации форм колебаний объекта испытаний, нацример самолета, и его частотных характеристик при вибрационных испытаниях. 5 формы собственных колебаний предо".тавляют картину распределения перемещений (при фиксированной частоте колебаний) большого количества точек конструкции в заданный момент времени ("мгновенная фо- 10 тография).

При испытаниях сложных конструкций, например современного самолета, возникает необходимость определения форм собственных колебаний двух-трех десяткой тонов, многие 15 из которых могут иметь близкие значения резонансных частот, что очень усложняет работу экспериментатора

Поэтому очень важной является возможность регистрации форм колебаний в процес- 20 се испытаний, что позволит корректировать возбуждение колебаний и сократит длительность эксперимента. Повышение требований к объему и точности экспериментальных данных, получаемых при частотных испытаниях 25 самолетов или их моделей, вызывает необходимость проведения испытаний с использованием современных технических средствэлектродинамических силовозбудителей, автоматической регистрации данных и т. п.

Особый интерес представляет графическая регистрация форм колебаний, которая позволяет получить (без расшифровки вручную) результат измерений данного тона сразу после его возбуждения. Такое оперативное получение данных в наглядном виде обеспечивает визуальный контроль и возможность изменения хода испытаний, час1ичного пх повторения или корректирования режима.

Важно также и получение документально-,го свидетельства в традиционной графической форме.

Известные устройства содержат датчики, функциональный генератор, измерительный и программный блоки, блок регистрации и коммутатор. Блок регистрации состоит из одпокоордпнатцого регистраторов шлейфового"осциллографа, которыи дает изображение какой-либо величины по вертикали, в то время как развертка по горизон478199 тали пропорциональна времени, В качестве программного блока служит коммутатор, поочередно переключающий сигналы датчиков на вход измерительного блока, выделяющего синфазную с возбуждением (в другом случае сдвинутую на 90 по фазе) компонен о ту сигнала. Таким образом, поочередная коммутация сигналов датчиков в том же порядке, в каком они расположены вдоль какой либо линии объекта испытаний, поз- 10 воляет-получить на выходе измерительного блока в каждый последующий момент времени величины соответствующих синфазных компонент, которые в том же порядке ре,гистрируются по вертикали на шлейфовом щ осциллографе. При наличии горизонтальной развертки эта последовательность вертикальных линий дает представление о форме колебаний объекта (вдоль заранее выбранной определенной линии), при условии, что р0 последовательность коммутации датчиков соответствует порядку их расстановки вдоль выбранной линии объекта.

Известные способы и устройства не позволяют производить регистрацию форм 20 колебаний и частотных характеристик сложных конструкций на плоскости. Указанное выше устройство для построения форм вынужденных колебаний позволяет регистрировать лишь простые, одномерные формы 30 (например, отдельно форму упругой линии фюзеляжа по одному датчику сечения), зависящие от одной координаты. Эта координата воспроизводится как временная развертка (по горизонтали), а отклонения, про- Q порциональные сигналам датчиков регистрируются перпендикулярно к ней по вертикали.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность регистрации форм и частот- 40 ных характеристик сложных конструкций на плоскости, увеличивает скорость обработки информации, делает регистрацию более наглядной благодаря воэможности изображе ния и вертикальных, и горизонтальных, и 45 ! с любым наклоном линий, основания которых совпадают с положением точек измерения на силуэте объекта испытаний, а длины пропорциональны К (вещественным), 50

1 „(мнимым) составляющим или амплиту дам колебаний соответствующих точек конструкции для фиксированного момента времени.

Это достигается с помощью введения 35 блока ввода коэффициентов и своеобразного соединения элементов измерительного, программного блоков и блока регистрации.

При возбуждении колебаний объекта от нкционального генератора и силовозбу. — J 60

4 дителей сигналы датчиков коммутируются 1 (в произвольной, но заранее определенной последовательности) и поочередно поступа;ют на вход измерительного устройства, в

I котором, с помощью опорных напряжений генератора, формируются Ц, сое ставляющие или амплитуды колебаний соответствующего датчика. Синхронно с этой коммутацией в программном устройстве считываются с перфоленты координаты соответствующих датчиков на силуэте объекта испытаний, а также величина угла поI а ложительного направления сигнала формы (для каждой точки измерения). Эта инфор мация через блоки памяти преобразуется в непрерывный вид и суммируется с выходными напряжениями измерительного блока.

Полученные таким образом электрические напряжения поступают на входы Х и У двухкоординатного регистратора и регистрируются в виде линий формы, основания которых соответствуют расположению датчиков на силуэте объекта, протяженность соответствует значениям измеряемых величин (например, амплитудам колебаний), а направления — заданным положительным направлениям (например вдоль оси жесткости стреловидного крыла самолета). Для устранения перечеркивания или замазывания изображения, на вход Z (управления подь- емом пера двухкоординатного регистратора) .подаются синхронизированные сигналы, которые поднимают перо в нерабочее положение на те промежутки времени, пока происходит коммутация, устанавливаются напряжения координат и т. и.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для графической регистрации характеристик объекта при вибрационных испытаниях:, на фиг. 2 — контур исследуемого объекта с нанесенными на нем пиниями форм колебаний, представляющими вещественные составляющие векторов колебаний отдельных точек.

Устройство содержит исследуемый объект 1, датчики 2, программный блок 3, электродпнамические силовозбудители 4, функциональный генератор 5, блок изме рения 6, блок регистрации 7, пульт уп равления 8.

Функциональный генератор 5 включает в себя кварцевый генератор 9, делитель частоты 10, формирователь 11 напряже$(й (Qt И С09 O>t частотные фррмирователя 12, усилители 13.

Блок измерения 6 содержит аналоговочастотный преобразователь 14, двоичный умножитель 15, интегратор 16, полярный преобразователь 17.

478199

Блок регистрации 7 включает дискрет: но-аналоговый преобразователь 18, сумматор 19, двухкоординатный самопишущий регистратор 20.

Программный блок 3 содержит ленточный перфоратор 21, коммутатор 22, блоки памяти 23, блок ввода коэффициентов 24.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальный сигнал с выхода функцио-10

I нального генератора 5 поступает на электродинамические силовозбудители 4, которые возбуждают в исследуемом объекте 1 механические колебания. Сигналы с датчиков

2, установленных на объекте, коммутиру- 15 ются в программном блоке 3 и поочередно поступают на вход измерительного блока 6, т . е. на вход аналогово-частотного преобразователя 14, где происходит преобразование аналогового сигнала датчика 2. 20

На выходе преобразователя 14 появляется последовательность импульсов с частотой f модуляции, зависящей от мгновенного значения сигнала датчика.

С выхода кварцевого генератора 9 и . 25 аналогово-частотного преобразователя 14 импульсные сигналы поступают на делители частоты 10 с изменяемым коэффициентом деления, который устанавливается с пульта управления 8. 30

Сигнал кварцевого генератора 9 через делитель частоты 10 поступает в формирователь 11 Si11 ш t, H COS0)t в котором из последовательности импульсов формируются Яггг (о1 и cog со г, в парал- Зб лельном коде и поступает на вход двоичного умножитепя 15. Изменение кода осуществляется через равные интервалы, заданные делителем частоты 10. На другой вход двоичного умножителя 15 поступает 40 сигнал с аналогово-частотного преобразователя 14 через делитель частоты 10.

B двоичном умножителе 15 происходит перемножение последовательности импульсов fèîä|„ iÏØt, и cOS Kt пред- 4 ставленных в параллельном коде. На выходе умножителей 15 получается число импульсов, пропорциональное произведениям

Яж (ot и „ ° cOs <й1

Эти произведения в интеграторах 16 интег-рируются, в результате чего получаются вещественная А и мнимая В составляющие входного сигнала с датчика 2.

Для получения амплитуды напряжения Я датчика 2 и фазы ф дискретные сигналы

А и В, представляющие сигнал датчика 2 в декартовой системе координат, поступают на входы полярного преобразователя 17.

Полученные сигналы, пропорциональные ве- 60 личинам А, В, g и ф, выборочно rpaфически регистрируются предлагаемым устройством.

Для получения более наглядной картины (см. фиг. 2) при графической регистрации форм колебаний g или А, В Ф сигнала датчика 2 откладываются но нормали к выбранным линиям контура исследуемого объекта, который заранее вычерчивается и накладывается на двухкоординатный самопишущий регистратор 20. Это достигается путем одновременной подачи на входу Х и У регистратора 20 коммутируемых сигналов g u kg (или А и kA, В и kB u т. д., где k определяет t угла наклона вектора формы колебаний в данной точке.

Одновременно на входы регистратора 20 через сумматор 19 подается напряжения и Ц, пропорциональные координах там датчикя 2, на плоскости контура исследуемого объекта 1. В блоке считывания с перфоленты записана информация"о номере датчика 2, его координатах Х, У и коэффициент k который определяет наклон вектора g по нормали к выбранным пиниям контура исследуемого объекта 1.

Реги стра ци я форм к опеб а ний на чи наетс я с переноса информации из,перфоратора 21 в блоки памяти 23 и через дискретно-аналоговые преобразователи 18 поступает на вход сумматора 19. На другой вход сумматора 19 подается значение сигнала k (kА, kВ,,g У) с выхода блока 24 ввода коэффициентов, в котором осуществляется перемножение двух сигналов g поступающих с блока памяти 23 и сигнала (А, В, ф }, поступающего с дискретноаналогового преобразователя 1 8.

С выхода сумматора 19 напряжение поступает на вход Х и вход У двухкоординатного регистратора 20. Опускание пера регистратора 20 происходит с помощью управляющего сигнала Z поступающего с

) блока интеграторов 16, после окончания цикла измерения сигнала датчика в дискретном измерительном блоке 6. Длительность цикла измерения устанавливается с пульта управления 8 в зависимости от заданной точности измерений. Подъем пера осуществляется по команде со схемы отработки (на фиг. 1 не показана) установившегося положения двигателей регистратора 2О.

Для снятия частотных характеристик

R(), A(co), Я(о ), V(h)) на пульте управле.— ния 8 вручйую устанавливается номер датчика 2 и частота Ю функционального генератора 5. На вход У двухкоординатного самопишущего регистратора 20 подается один из сигналов, пропорциональных Ц ипи

А, или В или ф, а на вход,с пульта уп-

478199 зо равления 8 поступает напряжение, пропорциональное частоте h). .При построении годографа на вход У регистратора 20 подается сигнал В, а на вход Х « «сигнал А и на пульте управления 8 вручную изменяется частота функционального генератора 5.

Предлагаемое устройство позволяет ускорить процесс исследования форм колебаний объектов, получить наглядную графическую кар-. тину форм колебаний и снять частотные ха- 10 рактеристики интересующих точек объекта.

Выбранные дискретные схемы измерительного блока позволяют получить высокую точность результатов исследования объекта.

Предмет изобретения

Устройство для графической регистрации характеристик объекта при выбрационных испытаниях, содержащее датчики, коммутатор, электродинамические силовозбудители, подключенные к функциональному генератору, соединенному с измерительным блоком, 25 который в свою очередь подключен к программному блоку и блоку регистрации, включающим блок считывания с перфоленты, аналого-частотный преобразователь, делитель частоты, формирователь SiR (Q$ и

gag t > блоки умножения и интегрирова ния, полярный преобразователь, блоки памяти, дискретно-аналоговые преобразователи, сумматор, двухкоординатный самопишущий регистратор, пульт управления, о тличающееся тем,что,сцелью обеспечения возможности регистрации форм колебаний и частотных характеристик сложных конструкций на плоскости, для наглядности и увеличения скорости обработки информации, в программный блок введен блок ввода коэффициентов, первый вход которого подключен к блоку памяти, а второй вход — к выходу дискретно- -аналогового преобразователя, вход которого соединен с полярным преобразователем или неспосредственно с блоком интегрирования, который через блок умножения подключен одним входом к блоку формирования Sill, Mt. u

CQg со, а другим через делитель частоты к аналого-частотному преобразователю, а выход блока ввода коэффициентов подключен ко входу сумматора, другие входы которого соединены с дискретно-аналоговыми преобразователями программного блока, а выходы сумматора подключены к двухкоординатному самопишущему регистратору.

478199

Составитель Я.)(аус i ов .Цванова Техред Н.Ханеева Корректор t .ДобР" в" т скан

Редактор

Е(ПИППИ Рос дарственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, l13035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент>, Москва, Г-59, Бережковская наб., 24

Заказ Д ) / Изд. М фЯ Тираж @ Подписное