Способ измерения логарифмического декремента колебаний

Способ измерения логарифмического декремента колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союэ Советских

Социалистических

Республик р»781683

Ф р

„,/ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16. 04. 79 (21) 27 55297/2 5-28 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2 3,118 0, Бюллетень ¹ 4 3

Ks3

01 Н 11/00

G 01 H 9/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 534. 647 (088. 8) Дата опубликования описания 2 3. 11. 80 (72) Авторы .изобретения

Л. С. Глотова, Л. И. Логиновских и Г. П. Яковлев

Уральский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. A. М. Горького (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО

ДЕКРЕМЕНТА КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для исследования внутреннего трения по логарифмическому декременту когебаний в металлургии, 5 химии, а также в машиностроении и приборостроении для, контроля демпфирующих свойств деталей конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо- 10 соб измерения логарифмического декремента когебаний, заключающийся в том, что возбуждают автоколебания в исследуемом объекте с постоянной амплитудой посредством подачи на воз- 15 будитель в каждый период автоколебаний прямоугольных импульсов с регулируемым параметром, измеряют этот параметр и по измеренной его величине определяют логарифмический декре- 20 мент когебаний (15

Недостатком указанного способа является невысокая точность измерений так как подводимую к объекту энергию измеряют по величине амплитуды им- 25 пульсов возбуждения, а также неконтролируемая погрешность измерений, возникающая в результате смещения по фазе между возбуждающим сигналом и собственными колебаниями объекта. 30

2 б

Часть подводимой к объекту энергии расходуется на торможение когебаний.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве регулируемого параметра используют длительность прямоугольного импульса с постоянной амплиту-. дой, измеряют скорость прохождения исследуемым объектом положения равновесия в одном направгении, а прямоугольный импульс подают на возбудитель при движении исследуемого объекта в обратном направлении и по полученным результатам определяют логарифмический декремент колебаний по формуле: д - c — >

И

V где б - .логарифмический декремент когебаний;

b% — длительность возбуждающего импульса;

Ч - скорость прохождения объектом погожения равновесия; с - " постоянная, определяемая параметрами объекта и возбуждающего устройства.

На Чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ.

781683

Устройство, реализуЮщее способ, содержит: осветитель 1 с узкой щелью, зеркало 2 на оси крутильного маятника (на чертеже не показан), неподвижное зеркало 3, фотоэлектрический преобразователь 4, усилительформирователь 5,возбуждающих импуль-="îç, электромагнит 6, возбуждающий колебания маятника; оптическая шкала 7, фотоэлектрический преобразователь 8, фотоэлектрический преобраэотель 9 с двумя параллельными щелями, блок 10 управления, счетчик ll импульсов, генератор 12 высокочастотных импульсов.

Способ измерения логарифмического декремента колебаний заключается в том, что возбуждают автоколебания в исследуемом объекте с постоянной амплитудой посредством подачи на возбудитель в каждый период автоколебаний прямоугольных импульсов с регулируемым параметром, в качестве регулируемого параметра используют длительность прямоугольного импульса с постоянной амплитудой, измеряют эту длительность, измефяют скорость прохождения исследуемым объектом положения равновесия

s одном направлении, а прямоугольный импульс подают на возбудитель при движении исследуемого объекта в обратном направлении и по полученным результатам определяют логарифмический декремент колебаний по формуле д =G—

pit

Ч где d - логарифмический декремент . колебаний;

М - длительность возбуждающего импульса;

Ч вЂ” скорость прохождения объектом положения равновесия; с - постоянная, определяемая параметрами объекта и возбуждающего устройства.

Способ реализуется следующим образом.

В качестве колеблющегося объекта используется .крутильный маятник, который может колебаться за счет крутильной деформации образца. Колебания маятника преобразуются в колебательное движение светового луча.

С этой целью узкий пучок света от осветителя 1 направляют на зеркало 2, укрепленное на оси крутильного маятника. Часть этого луча, отражаясь от неподвижного зеркала 3, попадает в фотоэлектрический преобразователь 4 в тот момент, когда маятник находится около положения равновесия. С помощью фотоэлектрического преобразователя 4, представляющего собой два фотодиода с усилителями, выходы ко-* торых подключены к входам триггера, осуществляется запуск возбуждающих импульсов. При колебанйях-маятника световой луч последовательно попадает сначала на один фотодиод, затем надругой. В фотодиодах воэникают элек трические импульсы. На выходе триггера положительный сигнал появляется только при поступлении сигналов от фотодиодов в определенной последовательности, то есть при движении объекта только в одном направлении. Этот сигнал от фотоэлектрического преобразователя 4 подают через усилительформирователь 5 возбуждающих импульсов в электромагниты 6,которые

10 непосредственно поддерживают автоколебания маятника с собственной частотой. Возбуждающий импульс сообщают маятнику 1 раз за период.

Постоянную: амплитуду колебаний

15 маятника поддерживают, устанавливая необходимую для этого длительность

ht возбуждающих импульсов. Полученное значение bt записывают. Амплитуда возбуждающих импульсов может принимать

2О несколько фиксированных значений.

При измерениях выбирают одно их этих значений, исходя из условия, чтобы изменение длительности ht возбуждающих импульсов в допустиьых пределах позволило измерить логарифмический декремент во всем диапазоне его изменения. При частоте колебаний маятника около 2 Гц максимальная длительность возбуждающих импульсов не превышает 0,01 сек. Таким образом, ЗО длительность bt много меньше одной четверти периода колебаний маятника.

Часть пучка света, отраженного от зеркала 2, попадает на оптическую шкалу 7, по которой наблюдают амплиЗ5 туду колебаний маятника. Скорость движения светового луча по шкале измеряют с помощью фотоэлектрических преобразователей 8 и 9, собранных B одном корпусе, помещенном перед шкалой 7.

4р Фотоэлектрический преобразователь 9 . имеет экран с двумя узкими параллельными щелями, который закрывает фотодиод. Середина промежутка между щелями экрана совладает с положением равновесия колеблющегося светового

45,а

При поворотах зеркала 2 крутиль .ного маятника узкое световое пятно, перемещаясь по шкале, попадает на преобразователь 9 поочередно сначала через одну щель, затем через другую. При попадании света на фотодиоды преобразователей 8 и 9 в них возникают электрические импульсы, поступающие в блок 10 управления. Импульсы от преобразователя 8 включают измерение скорости только,при движении маятника в одном направлении (противоположном тому, при котором действует возбуждающий импульс).

60 Скорость движения маятника через положение равновесия обратно пропорциональна времени прохождения световым пятном постоянного расстояния между щелями преобразователя 9. Т.е.

65 скорость обратно пропорциональна ин781683

Формула изобретения с = — >

М1

g.Q. f

Заказ 8120/47

Подписное

ИПИ аж 1019 тервалу времени между двумя электрическими импульсами, поступающими от преобразователя 9. Измерение этого интервала производят методом счета числа высокочастотных импульсов, поступавших на счетчик 11 импульсов от генератора 12 высокочастотных импульсов через блок 10 управления в течение измеряемого отрезка времени.

Показание счетчика 11 записывают.

Логарифмический декремент вычисляют по формуле

d=c,ь z, где Z = 3 f 1/М-показание счетчика ll расстояние между щелями фотоэлектрического преобразователя 9;

f = 10 Гц — частота импульсов;

Ь поступавших с генератора 12;

С - постоянная.

Для рассматриваемого частного случая

20 где М - момент сил, действующий на крутильный маятник и пропор- 5 циональный амплитуде возбуждающих импульсов;

L — расстояние от оси крутильного маятника до экрана фотоэлектрического преобразователя 9; 30 . — момент инерции маятника.

Для одного и того же образца и постоянной амплитуды возбуждающих импульсов С остается постоянной. Поэтому ее для простоты определяют градуировкой или непосредственным измерением и вычислением входящих в нее величин.

Описываемый способ позволяет повысить точность измерений, так как непосредственно измеряемыми величинами4О являются интервалы времени, которые могут быть измерены с гораздо большей точностью, чем амплитуда возбуждающих импульсов.

Преимуществом настоящего способа 45 является то, что более полно энергия импульсов возбуждения передается колеблющемуся объекту. Это позволяет подводимую к исследуемому объекту энергию использовать как меру потерь энергии в нем.

Способ измерения логарифмического декремента колебаний, заключающийся в том, что в исследуемом объекте возбуждают автоколебания с постоянной амплитудой, посредством подачи на возбудитель,в каждый период автоколебаний прямоугольных импульсов с регулируемым параметром, измеряют этот параметр и по измеренной его величине определяют логарифмический декремент колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в качестве регулируемого параметра используют длительность прямоугольного импульса с постоянной амплитудой, измеряют скорость прохождения исследуемым объектом положения равновесия в одном направлении, а прямоугольный импульс подают на возбудитель при движении исследуемого объекта в обратном направлении и, по полученным результатам определяют логарифмический декремент колебаний по формуле аъ

Ч где d — логарифмический декремент колебаний;

Ы1 - длительность возбуждающего импульса;

V — скорость прохождения объектом положения равновесия;

С вЂ” постоянная, определяемая параметрами объекта и возбуж дающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 423012, кл. G 01 N ll/00, 1971(про.тотип) .

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4