Электродинамический вибратор

Электродинамический вибратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

99-ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.02.77 (21) 2452831/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.79

1/04

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений

32

8) и открытий (72) Авторы изобретения

С. И. Оржекаускас и И. Ю. Скучас (71) Заявитель Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (54) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР

Изобретение относится к технической акустике и может найти применение в качестве источника механических колебаний в стендах для виброиспытаний и моделирования.

Известны электродинамические вибраторы, в которых созданием большой жесткости для среднего положения катушки возбудителя и нулевой жесткости для моментных значений обеспечивается постоянная фазо-частотная характеристика (11, Наиболее близкое к изобретению техническое решение — электродинамический вибратор, содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничивания, подвижную цилиндрическую катушку, установленную в воздушном зазоре магнитопровода, длина которой больше длины воздушного зазора, задающий генератор, последовательно соединенные сумматор и усилитель, подключенный к подвижной катушке, источник регулируемого напряжения, соединенный через блок сравнения и блок усреднения с датчиком положения, и суммирующий усилитель, включенный между блоком сравнения и сумматором (2).

Однако такие вибраторы имеют непостоянную фазо-амплитудно-частотную характеристику.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей вибратора.

Это достигается тем, что в него введены частотный датчик, два блока перемножения

5 и блок дифференцирования, причем выход задающего генератора подключен к одному входу первого блока перемножения и через частотный датчик и второй блок перемножения к его второму входу, выход первого

10 блока перемножения соединен с сумматором, вход блока дифференцирования соединен с выходом блока усреднения, а его выход — с входом суммирующего усилителя.

На чертеже показана схема электродина15 мического вибратора.

Электродинамический вибратор содержит магнитопровод 1 с катушкой подмагничивания 2, подключенной к источнику 3 постоянного тока, и подвижную катушку 4, име20 ющую цилиндрическую обмотку 5.

Для питания обмотки 5 используется обратная цепь, состоящая из датчика 6 положения подвижной катушки 4, блоков усреднения 7, дифференцирования 8, сравнения

2ч 9, источника 10 регулируемого напряжения и суммирующего усилителя 11, а также прямая цепь, состоящая из генератора 12, частотного датчика 13, двух блоков перемножения 14 и 15, сумматора 16 и усилите30 ля 17 мощности.

659199

Движение подвижных частей вибратора определяется уравнением

ЫР (1)

5 где т — масса подвижной части;

F — электромагнитная сила, действующая на подвижную часть; х — координата подвижной части;

t — время. 10

Если электродинамическим вибратором генерируются механические колебания гармонического типа, то координата определяется выражением

x(t) =- — а sin ot, 1

11l4) (2) При питании обмотки 5 электрическим сигналом, пропорциональным гп«Раяпа1, уравнение (2) приобретает вид 55

x (t) = — — . т«> а sin «>t, (3)

le(0 следовательно амплитуда механических колебаний остается постоянной и при измене- 60 нии частоты возбуждения.

Если электродинамическим вибратором генерируются механические колебания негармонического типа, что может иметь место в случае использования его и моделиро- 65 где «co — круговая частота колебаний

asinrat=F.

Следовательно, амплитуда колебаний яв- 20 ляется функцией частоты и с увеличением последней уменьшается по квадратичному закону. А фаза колебаний из-за наличия блока усреднения в обратной связи электродинамического вибратора, т. е. из-за от- 25 сутствия жесткости для моментных значений координаты является постоянной и передвинутой по отношению возбуждения на величину л.

Чтобы обеспечить постоянную амплитуд- 30 но-частотную характеристику электродинамического вибратора, электрический сигнал с выхода генератора 12 поступает на вход частотного датчика 13. На выходе последнего образуется электрический сигнал, про- 55 порциональный круговой частоте колебаний а. После возведения в квадрат блоком перемножения 14 электрический сигнал, уже пропорциональный оР, поступает на один вход другого блока перемножения 15. 40

В блоке 15 происходит перемножение электрического сигнала, поступившего прямо из генератора 12 с электрическим сигналом, пропорциональным а, так что на выходе блока 15 формируется сигнал, пропорцио- 45 нальный oPasincot. Так как по первому входу сумматора 16 коэффициент передачи равен т, то на вход усилителя 17 мощности по прямой цепи управления вибратора поступает сигнал, пропорциональный 50

fQ +basin Q t ванин, то указанные выше действия в зависимости от требуемой точности производятся с несколькими гармониками. При этом для выделения отдельных гармоник может использоваться аналоговый анализатор, который включается перед входами частотных датчиков, число которых, а также число блоков перемножения зависит от числа выделяемых гармоник.

С помощью датчика 6 положения и блока 7 усреднения регистрируется значение положения подвижной системы, вокруг которого происходят механические колебания.

В электродинамическом вибраторе предусмотрена возможность регулирования этого положения с помощью источника 10 регулируемого напряжения. В блоке 9 сравнения сигнал, пропорциональный действительному положению подвижной части, сравнивается с требуемым значением положения, задаваемым источником 10, и электрический сигнал, пропорциональный отклонению, через суммирующий усилитель 11, сумматор 16 и усилитель 17 мощности поступает в обмотку 5. Дополнительная сила, пропорциональная отклонению, воздействует на подвижную часть так, чтобы поддерживалось заданное значение положения системы. Использование специального блока усреднения исключает возможность возникновения колебаний на низких частотах.

Однако характеристика переходного процесса зависит только от демпфирования подвижной части системы и это демпфирование не может быть сколь угодно малым, так как не затухнут собственные колебания системы, описываемой уравнением тх = F, sign (х, — х), (4) где Р— сила, обеспечивающая заданное положение подвижной системы вибратора; х« — заданное положение; х — фактическое положение.

Для улучшения качества переходного процесса в электродинамический вибратор введен блок 8 дифференцирования усредняющего сигнала. Тогда уравнение (1) подвижных частей вибратора примет вид тх.—.= Р„+ F, sign(x, — х)— — F, sign((x) /), где F„— сила, действующая по прямой цепи;

F — сила, обеспечивающая желаемое демпфирование.

Силы Fi u Fz по сравнению с силой Fn являются малыми и зависят от конкретных динамических и конструктивных параметровв самого вибр атор а.

Таким образом, использование блока дифференцирования усредняющего сигнала позволяет улучшить характеристику переходного процесса и уменьшить демпфирова659199

Формула изобретения

Составитель И. Попова

Техред А. Камышникова

Корректоры: Е. Осипова и Л. Брахнина

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 1035/3 Изд. № 313 Тираж 590 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ние подвижной части системы тем самым повысить линейность фазо-частотной характеристики, а введение частотного датчика и двух блоков перемножения расширяет

его функциональные возможности, так как позволяет получить постоянную амплитудно-частотную характеристику без понижения помехоустойчивости.

Электродинамический вибратор, содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничивания, подвижную цилиндрическую катушку, установленную в воздушном зазоре магнитопровода, длина которой больше длины воздушного зазора, задающий генератор, последовательно соединенные сумматор и усилитель, подключенный к подвижной катушке, источник регулируемого напряжения, соединенный через блок сравнения и блок усреднения с датчиком положения, и суммирующий усилитель, включенный между блоком сравнения и сумматором, отлич а ю щи и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей вибратора, 5 в него введены частотный датчик, два блока перемножения и блок дифференцирования, причем выход задающего генератора подключен к одному входу первого блока перемножения и через частотный датчик и

10 второй блок перемножения к его второму входу, выход первого блока перемножения соединен с сумматором, вход блока дифференцирования соединен с выходом блока усреднения, а его выход — с входом сум15 мирующего усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка № 2300183/10, кл. В 06В 1/04, 1976, по которой принято решение о выдаче

20 авторского свидетельства.

2. Авторское свидетельство СССР № 532402, кл. В 06В 1/04, 1975.