Установка для испытания изделий на случайные вибрации

Установка для испытания изделий на случайные вибрации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

— -У -О П И O А Й И Е ()цу ц())

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свиЛ-ву (5 } ) М. Кл.

G 01 М 7/00

G 05 0 19/02 (22) Заявлено 02.06.75 (21) 2141066/25 — 28 с присоелинением заявки Рй (23) Приоритет

Государстееинмй комитет

СССР ао делан изобретений и отирьпнй (53) Уд К620.178.

53 (088.8) Опубликовано 15.04.80. Бюллетень Ж 14

Дата опубликования описания 15 04.80

С. В. Абрамович, Г. М. Воробьев, П. И. Дяхтяренко, Б. А. Комаров, В. В. Козлов, Ю. В. Крементуло, С. Ф. Райхман и Ф. Ф. Федоренко (72) Авторы изобретения

Институт кибернетики АН Украинской ССР и Институт электродинамики АН Украинской ССР (71) Заявители (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ

НА СЛУЧАЙНЫЕ ВИБРАЦИИ

Изобретение относится к технике механик .:ческих испытаний, а именно, к автоматизированным установкам для испытаний изделий на случайные вибрации, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, преимущественно в авиастроении.

Известны установки для испытаний на случайные вибрации, содержашие последовательно включенные генератор белого шума, фильтр низких частот, выходной усилитель и возбудиf0 тель механических колебаний (1) .

Такие установки воспроизводят спектр вибраций с лостоянной спектральной плотностью и гауссовым распределением амплитуд ускорений, однако, они не могут быть использованы г5 для воспроизведения спектров натруных случайных вибраций, статистические характеристики которых отличны от указанных.

Наиболее близкой к изобретению по техническому существу является установка для испытания изделий на случайные вибрации, содержащая многоканальную замкнутую систему управления, в прямой цепи которой последовательно включены генератор белого шума, многоканальный выравниватель спектра с поло совым фильтром, элементом сравнения, регулятором и усилителем с регулируемым коэффициентом усиления в каждом канале, сумматор, усилитель мощности и возбудитель механических колебаний, а также устройство для амплитудной модуляции и подключенный к нему источник гармонических сигналов, а в цепи обратной связи — измерительный вибропреобразователь, усилитель и анализирующие фильтры по числу каналов выравнивателя, подключенные выходами к первым входам элементов сравнения (2). В этой установке устройство для амплитудной модуляции представляет собой балансный модулятор, включенный между генератором белого шума и входами полосовых фильтров, а источник гармонических сигналов— высокочастотный генератор (100 кГц). Применение модуляции позволяет упростить конструкцито полосовых фильтров. Демодуляция сигнала осуществляется после сумматора.

В известной установке дл. получения достоверных оценок статистических характеристик воспроизводимых вибраций необходимо осред1О

ЗО

$0

3 7 нение по времени реализаций узкополосного случайного сигнала на выходе анализирующего фильтра каждого канала, что увеличивает время проведечия испытаний. По указанной при-" . чине известная установка не обеспечивает возмбжности воспроизведения нестационарных случайных вибраций, длительность которь1х меньше требуемого времени осреднения.

Целью изобретения является сокращение времени испытаний за счет ускорения анализа воспроизводимых вибраций.

Для этого устройство для амплитудной модуляции выполнено с отдельным для каждого канала выравнивателя модулятором, один из входов которого подключен к выходу полосового фильтра, а выход — к входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а источник гармонических сигналов выполнен с соответствующим числом подключенных к вторым входам модуляторов гармонических сигналов, частоты которых лежат в полосе частот воспроизводимых вибраций, при этом центральная частота анализирующего фильтра каждого канала равна частоте гармонического сйгнала генератора соответствующего канала вы, равнивателя, а ширина его полосы пропускания меньше ширины полосы между соседними границами боковых полос спектра модулирован ного сигнала.

Для испытания изделий на воздействие нестандартных кратковременных случайных вибраций установка снабжена многоканальным программатором, выходы которого подключены к вторым входам элементов сравнения.

На фиг. 1 изображена блок-схема установки; на фиг, 2 — частотное представление широкополосного модулированного сигнала; на фигЗ— характеристики избирательности аналйэирующих фильтров; на фиг. 4 — сигналы на выходе анализирующих фильтров.

Установка содержит последовательно включенные генератор 1 белого шума, многоканальный выравниватель спектра, в каждом канале

I которого включены полосовой фильтр 2, ампли тудный модулятор 3, второй вход коТорого подключен к генератору 4 гармонических сигналов, усилитель 5 с регулируемым коэффициентом усиления, сигнальный вход которого подключен к выходу модулятора 3, а управляющий вход — к выходу регулятора 6, и элемент 7 сравнения, к выходу которого подключен регулятор 6, сумматор 8, усилитель 9 мощности, возбудитель 10 механических колебаний, на платформе которого закреплено испытуемое!иэделие 11, измерительный вибропреобразователь 12, усилитель 13 и анализирующие фильтры 14 IIO числу каналов выравнивателя, подключенные выходами к входам элементов 7 сравнения, вторым входам которых

280!4 4 подключен многoKBHBJIbHbIA программатор 15.

Элементы, обозначенные позициями 1 — 11 и

15, образуют прямую цепь, а позициями !2—

14 — цепь обратной связи многоканальной замкнутой системы управления.

В описываемой установке частоты f гармонических сигналов генераторов 4 лежат в полосе частот воспроизводимых вибраций, центральная частота fg анализирующего фильтра 14 каждого канала равна частоте f гармонического сигнала генератора 4 соответствующего канаЛа выравнивателя, а ширина 2 mfa его полосы пропускания меньше ширины полосы между соседними границами боковых полос спектра модулированного сигнала.

Работает установка следующим образом.

Гармонические сигналы с выходов генераторов 4 поступают на входы модуляторов 3, где модулируются узкополосными случайными сигналами, выделяемыми соответствующими полосовыми фильтрами 2 из сигнала белого шума, подаваемого на входы этих фильтров от генератора 1. При этом на выходе модулятора 3 формируется узкополосный случайный сигнал, центральная частота f которого совпадает с частотой соответствующей гармонической составляющей, а ширина спектра превышает двойную полосу hF пропускания соответствующего полосового фильтра 2 па величину, равную двойной нижней граничной частоте ЕН этого фильтра. Для управления уровнем каждого из полученных узкополосных случайных сигналов их подают на входы соответствующих усилителей 5 с регулируемым коэффициентом усиления, С выхода этих усилителей сигналы подают на входы сумматора 8, а полученный на выходе 8 управляемый широкополосный случайный модулированный сигнал подают через усилитель 9 мощности на возбудитель 10 механических колебаний. Установленный в заданной точке изделия 11 измерительный вибропреобраэователь 12 преобразует механические колебания этого изделия в электрические сигналы, усиливаемые до нужного уровня усилителем 13. Случайный сигнал с выхода этого усилителя подают на вход анализирующих фильтров 14, где происходит выделение детерминированных составляющих.

Уровни этих составляющих пропорциональны уровням соответствующих узкополосных случайныХ сигналов в заданной точке испьпуемого изделия 11. Полученные детерминированные составляющие сравнивают на элементах 7 сравнения с сигналами программатора 15. И сигналы рассогласования подают на входы регуляторов 6, где происходит формирование сигналов управления уровнями узкополосных случайных сигналов. Эти сигналы управления подают

728014 на управляющие входы усилителей 5 с регулируемыми коэффициентами усиления.

Испытания пакета предлагаемого устройства показали его пригодность для управления случайным процессом на выходе объекта с неизвестными параметрами.

Таким образом, описанная установка позво- ляет воспроизводить.в заданной точке испытуемого изделия сумму узкополосных случайных сигналов, уровни которых изменяются: по заданным законам, измеряя только их детерминированные составляющие. При этом отпадает необходимость осреднения во времени при измерении параметров воспроизводимых случайных вибраций, вследствие чего сокращается время виброиспытаний и обеспечивается возможность воспроизведения кратковременных нестационарных вибраций в заданной точке испытуемого изделия с неизвестными динамическими характеристиками и при воздействии неконтролируемых возмущений.

Формула изобретения

1. Установка для испытании, изделий на случайные вибрации, содержащая многоканальную замкнутую систему управления, в прямой цепи которой последовательно включены генера, тор белого шума, многоканальный выравниватель спектра с полосовым фильтром, элементом сравнения, регулятором и усилителем с регулируемым коэффициентом усиления в каждом канале, сумматор, усилитель мощности и возбудитель механических колебаний, а также устройство для амплитудной модуляции и подключенный к нему источник гармонических сигналов, а в цепи обратной связи — измери6 тельныи вибропреобразователь, усилитель и анализирующие фильтры по числу каналов выравнивателя, подключенные выходами к первым входам элементов сравнения, о т л и ч а ющ а. я с я тем, что, с целью сокращения времени испытаний эа счет ускорения анализа воспроизводимых вибраций, устройство для амплитудной модуляции выполнено с отдель ным для каждого канала выравнивателя модуля

to тором, один из входов которого подключен к выходу полосового фильтра, а выход — к входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а источник гармонических сигналов выполнен с соответствующим числом 5 подключенных к вторъ м входам модуляторов генераторов гармонических сигналов, частоты которых лежат в полосе частот воспроизводимых вибраций, при этом центральная частота анализирующего фильтра каждого канала

20 -равна частоте гармонического сигнала генерато, .ра соответствуйщего канала выравнивателя, а ширина его полосы пропускания меньше ширины полосы между соседними границами боковых полос спектра модулированного сигнала.

2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ.а25 я с я тем, что она снабжена многоканальным программатором, выходы которого подключены к вторым входам элементов сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каталог "Брюль и Къер. Технические данные", май, 1972, раздел "Генератор синусоидального сигнала и случайного шума, Модель

1024".

2. Экспериментальная техника и методы вибрационных испытаний конструкций летательных аппаратов. Обзоры, переводы, рефераты.

М., ЦАГИ, 1973, No 431, с. 22 — 23 (прототип) 728014

28Fd

° ° °

° ° °

Составитель В. Ыехтер

Техред ЖКастелевич

Редактор Н. Аристова

Заказ 1123/42

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскаа наб., д, 4/5

Филиал ПНП "Патент", г. Ужгород, ул. Проекгная, 4

« »

Я

«с са .

«««

Г .

-4- Ч- I ц. ч

Ч- ч

7g «д

1а ° 4

«ч

Фиг.2 ч

3« :

Корректор T. Скворцова