Устройство для автоматического измерения логарифмического декремента затухания колебательных систем

(56) Приборы и системы управления. М 1974, с.48-49Авторское свидетельство СССР 1 Ф 532060, кл. 0 01 К 27/26, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЛОГАРИФМИЧЕКОГО ДЕКРЕМЕНТА ЗАТУХАНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к электро- измерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия измере ний при исследовании низкодобротных колебательных систем, Устройство содержит блок 2 ударного возбуждения колебаний, блок 3 обработки несущей, синхронные демодуляторы 4 и 5, разГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ А ВТОРСКОМУ СВИ(71) Минский радиотехническийтут72 В.Л.Сви рядный блок 6 и формирователь 8 упра ляющих импульсов. В устройство введе ны разрядный блок 6, компаратор 7, делитель 9 частоты с переменным коэффициентом деления, генератор О опорной частоты, делители 1 и 12 частоты на два, переключатель 13, элемент И 14 и электронно-счетный частотомер 15, Кроме того, в описании предложено конкретное выполнение блока 2 ударного возбуждения колебаний, блока 3 обработки несущей и формирователя 8 управляющих импульсов. Это позволяет устройству возбуждать колебания в исследуемых системах, осуществлять преобразование логарифмического декремента затухания колебаний во временной интервал при заданном значении числавключая ц = 0,5 и ц0,25, и производить подсчет количества импульсов опорной частоты за получаемый интервал времени. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.на табло частомера 15 в течение времени . (фиг.бр), определяющегосявремязадающими параметрами моносзабильцого элемента 26 (фиг.2) блока 2ударного возбуждения колебаний цавторой управляющий вход 32 которогопоступил отрицательный перепад напряжения (задний Фронт импульса показанного на Фиг.би) с выхода компаратора 7. 10При исследованиях высокодобротцыхколебательных систем, переходнойпроцесс в которых затухает медленно,желательно с целью ра.сширеция пределов измереция в сторону меньших зцачений логарифмического декремецта затухания выбрать число с),1, переводясопряженные управляющие органы измР рительного устройства в соответствующие положения, например третье, четвертое и т.д. снизу по схемам положения переключателей (Фиг,1,3 - 5) . Приэтом в зависимости от измеряемой величины логарифмического декрементазатухания конкретной колебательнойсистемы в ней может формироватьсясерия колебаний с достаточно большимчислом периодов. Общее количество пе"риодов колебаний, подлежащих анализу,зависит от величины устанавливаемого 30коэФФициента деления делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления К д и к 1котОРый по сУЩестВУ иОпределяет реализацию трРбуРмых зцачений чис 11 а О, равных 1 10, 100 и 35т,д,В соответствии с тем, что Г 1 ри 1 Ъпринимаемое числовое значение це влияет на динамику протекающих процессов,рассмотрим работу измерительного устройства условно цри 1=2,Пусть при очередном ударном возбуждении в исследуемой колебательнойсистеме возникают медленно затухаю 3. 45щие по экспоненте еколебания сТпериодом Т и логарифмическим декре 1ментом затухания 3; (фиг.бг при о=2) .,Динамика процессов, происходящих зустройстве в течение первых трех четвертей периода получаемого колебании,повторяется в точноти как и при0,5 с образованием в первом синхронном демодуляторе 4 информации отамплитуды первой полуволны колебанийУ, (заштрихованная первая Областьна Фиг.бг при О=2) . В Формирователе8 управляющих импульсов по мере протекания ударно возбуждаемых колебанийэ исследуРмой колеоательцой систРмекомпара 1:ор 41 продолжает Формироватьца своем выходе прямоугольные импульсы (Фиг,.бд), фронты которых соответствуют переходу исходного колебаниячерез нульа двухполярцьг 1 зкстрематор 40 - аналогичные импульсы(Фиг.бе), фронты которых соответс: -вуют местоположению экстремальныхточек ца этом колебании. Получаемыеимпульсы, взаимодействуя в первомэлементе И ц 2, образуют на его выходепрямоу Опье 1 ь 1 е импульсы (фиг. бж)длительность и местоположение которых вточности соотце 1 ствуют интерваламвремени, заключенным между первымпереходом через нуль и экстремумомкаждой полуволцы ударно возб-,.ждаемыхколебаний,Таким образом, получаемая третьясерия ударно возбуждаемых колеоаций,подвергаясь рассмотренной обработкев двухполярном экстрематоре 40, компараторе А 1 и первом элементе И 42,образует в дальнейшем последовательность импульсов (фиг.бж), временноеположение каждого импульса которойсоответствует местоположению первыхчетвертей цоложитель;-ых полуволц анализируемых колебаний. Аналогичныепоследовательности .импульсов образуются и на выходах элемента ИЛИ-НЕ 43и элемента 3,1 ПРЕТ 44 (импульсы, показанные штрихами на Фиг,бл и к соответственно) .Последовательность импульсов(фиг,бж), получаемая на выходе первого элемента И А 2, воздействует, с одной стороны, через первый элементНЕ 4 б и первый элемент ИИ 18 наК-.вход первого КБ-триггера 50, сдругой стороны, через переключатель45 - на второй вход второго элементаИ 52 и дополнительно посредством второго элемента НЕ 47 и второго элемента ИЛИ 49 на К-вход второго КБ-триггера 51. Первый импульс из данной последовательности, формирование которого заканчивается при достижениимаксимума амплитудыпервой полу 3волщ 1 колебаний (заштрихованная первая область на Фиг.б г при= 2),задним фронтом, не изменяя состояниявторого КЯ-триггера 51, возвращает висходное состояние первый КБ-триггер 50,. Образуемый низкий потенциал на первом выходе 57 фогми96 20демодуляторе 5 и во всех других задействованных функциональных блокахизмерительного устройства, повторяются в точности так, как при о= 0,5 нааналогичной фазе. Отличия сводятсялишь к тому, что второй синхронныйдемодулятор 5 (фиг.1) воспринимаетинформацию, которая действует одновременно на первом и втором выходах38 и 39 блока 3 обработки несущейблагодаря переключателю 36, находящемуся в одном из оговоренных положений (не ниже третьего снизу пофиг.3), а электронно-счетный частотомер 15 - информацию с выхода второго делителя 12 частоты, которая передается на его информационньш входпосредством элемента И 14 и переключателя 13, находящегося в укаэанномположении (не ниже третьего снизу пофиг.),Таким образом, устройство в автоматическом режиме ударно возбуждаетколебания в исследуемых системах,осуществляет преобразование логарифмического декремента затухания колебаний во временной интервал при заданном значении числа ц, включаяц = 0,5 и с 10,25, и производит подсчет коЯичества импульсов опорнойчастоты за получаемый интервал времени е Формула изобретения1Устройство для автоматического измерения логарифмического декремента затухания колебательных систем, содержащее блок ударного возбуждения колебаний, блок обработки несущей, формирователь управляющих импульсов и два синхронных демодулятора, при этом одна из клемм для подключения исследуемых колебательных систем соединена с первым выходом блока ударного. возбуждения колебаний, а другая - с входом блока обработки несущей, первый и второй выходы которого соединены с информационными входами соответственно первого и второго синхронных демодуляторов, управляющие входыкоторых соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя управляющих импульсов, первый вход которого соединен с первым выходом блока обработки несущей, о т - л и ч,а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерений при исследовании низкодоброт 19 13221рователя 8 управляющих импульсовпереводит первый синхронный демодулятор 4 (фиг.1) в режим хранения накопленной информации омаксимуме амплитуды Пз а получаемый высокий потенциал на инверсномвыходе первого КЯ-триггера 50 разрешает второму элементу И 52 передачуинформации на четвертый выход 60 формирователя 8 управляющих. импульсов 10(фиг.4) .Как видно из диаграмм, представленных на фиг.б г и ж, количествоимпульсов в последовательности импульсов, получаемой на выходе первого элемента И 42 (фиг.бж), на единицу больше, чем устанавливаемое числоц(фиг.бг) . Для устранения такого несоответствия и, следовательно, упрощения реализации делителя 9 частоты 20с переменным коэффициентом деления(фиг. 5) в формирователе В управляющихимпульсов (фиг. 4) предусмотрен второйэлемент И 52, с помощью которого первый импульс из последовательностиимпульсов, имеющей место на выходепереключателя 45, исключается; благодаря использованию сигнала с инвертирующего выхода первого КЯ-триггера50, формирующего на своем прямом выходе импульс (фиг.бз), соответствующий лишь первой четверти рассматриваемой серии ударно возбуждаемых колебаний.Таким образом, получаемая последовательность импульсов на четвертомвыходе 60 формирователя 8 управляющихимпульсов (фиг.4), не содержащая первого импульса (фиг.бж), воздействует на счетный вход 64 делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления (фиг.5) . При достижении в этойпоследовательности необходимого количества импульсов, соответствующего установленному ранее коэффициенту деле- фния К 1 я= и на выходе 66 делителя 9частоты с переменным коэффициентомделения появляется короткий импульс(фиг.бм), под влиянием которого второй КЗ-триггер 51 (фиг.4) снова переходит в единичное состояние и высоким потенциалом (фиг.бг) с второговыхода 58 формирователя 8 управляющихимпульсов открывает для приема информации второй синхронный демодулятор5 (фиг,1),С этого момента времени процессы,протекающие во втором синхронном13221ных колебательных систем в него введени делитель частоты с переменнымкоэффициентом деления, последователь-но соединенные генератор опорной частоты и первый и второй делители частоты,. разрядный блок, компаратор,переключатель, элемент И и электронно"счетный частотомер, причем второй итретий входы Формирователя управляющих импульсов соединены соответственно с вторым и третьим выходами блокаударного возбуждения колебаний,третий выход которого соединен с установочными входами делителя частотыс переменным коэффициентом деления и15электронно-счетного частотомера, ачетвертый выход соединен с управляющим входом разрядного блока и однимиз входов элемента И, выход которого2 Осоединен с информационным входомэлектронно-счетного частотомера,первый управляющий вход блока ударноговозбуждения колебаний и счетный входделителя частоты с переменным коэффициентом деления соединены соответственно с третьим и четвертым выходамиформирователя управляющих импульсов,четвертый вход которого соединен свыходом делителя частоты с неременньи,коэффициентом деления, второй управляющий вход блока ударного возбуждения колебаний соединен с выходомкомпаратора и с вторым входом элемента И, третий вход которого соединенс выходом переключателя, первый входкоторого соединен с выходом генератора опорной частоты и входом первогоделителя частоты, второй вход соединен с выходом первого делителя часто 40ты и входом второго делителя частоты,а остальные входы соединены с выходомвторого делителя частоты, соответствующие входы компаратора соединеныс выходами первого и второго синхрон 45ных демодуляторов, дополнительный выход первого синхронного демодуляторасоединен .с информационным входомразрядного блока, выход которогосоединей с общей шиной и третьейклеммой для подключения исследуе 5 Омых колебательных систем, приэтом управляющие органы блокаобработки несущей, формирователя управляющих импульсов, делителя частоты с переменным коэффициентом деле 55 ния, переключателя и электронно-счет,ного частотомера сопряжены механичес-, ки между собой. 9 б 222. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я ,тем, что блок ударнд- го возбуждения колебаний содержит генератор запускающих импульсов, цифровой элемент задержки, два дифференциатора импульсов, моностабильный элемент, два элемента ИЛИ, КБ-триггер, источник тока, переключатель тока и эквивалент нагрузки, причем генератор запускающих импульсов через последовательно соединенные первый эчемент И 1 И и цифровой элемент задержки соединен с Б-входом КБ-триггера, К-вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, один из входов которого соединен с выходом первого дифференциатора импульсов, а другой - с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого через второй дифференциатор импульсов соединен с выходом моностабильного элемента, прямой выход КБ-триггера соединен с управляющим входом переключателя тока, информационный вход которого соединен с выходом источника тока, а один из выходов соединен с эквивалентом нагрузки, второй вывод которого соединен с общей шиной, при этом второй выход переключателя тока, выход цифрового элемента задержки, выход первого, элемента ИЛИ и инверсный выход КБ-триггера соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока, а входы первого дифференциатора импульсов и моностабильного элемента соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами блока.3, Устройство по и.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок обработки несущей содержит элемент согласования, повторитель-инвертор, дифференциатор и переключатель, причем первый и второй входы переключателя соединены соответственно с инверсным выходом дифференциатора и выходом повторителя-инвертора, последующие входы переключателя совместно с входами повторителя-инвертора и дифференциатора соединены с выходом элемента согласования, при этом выход элемента согласования и выход переключателя соединены соответственно с первым и вторым выходами блока а вход элемента согласования и управляю- щий орган переключателя соединены соответственно с входом и управляющим органом блока.13221 234. Устройство по и.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что формирователь управляющих импульсов содержит комйаратор, один иэ входов которого соединен с общей шиной, двухполярный экстрематор, переключатель, два КБ-триггера, два элемента И, элемент ИЛИ-НЕ, два элемента НЕ, два элемента ИЛИ и элемент ЗАПРЕТ, причем первые входы первого элемента И, элемен-Ю та ИЛИ-НЕ совместно с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ соединены с выходом двухполярного экстрематора, а вторые входы первого элемента И, элемента ИЛИ-НЕ и прямой вход элемен та ЗАПРЕТ соединены с выходом компаратора, выход первого элемента И через последовательно соединенные первые элементы НЕ и ИЛИ соединен с К-входом первого КБ-триггера, инверсный выход которого соединен с одним иэ входов второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом переключателя, соединенным череэ последо 96 24вательно соединенные вторые элементы НЕ и ИЛИ с К-входом второго КБ-триггера, первый и второй входы переключателя соединены с выходами соответственно элемента ЗАПРЕТ и элемента ИЛИ-НЕ, а последующие входы переключателя соединены с выходом первого элемента И, вход двухполярного экстрема"- тора соединен с вторым входом компаратора, Б-вход первого КБ-триггера, объединенные вторые входы первого и второго элементов ИЛИ, Б-вход второго КБ-триггера и второй вход компаратора соединены соогветственно с первым, вторьм, третьим и четвертыми входами формирователя, а прямые выходы первого и второго КБ-триггеров, инверсный выход второго КБ-триггера и выход второго элемента И соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами формирователя, кроме того, управляющий орган пере" ключателя соединен с управляющим органом формирователя., ВНИИПИ Государс по делам изо 113035, Москва, Ж енного комитета СССРетений и открытийРаушская наб.; д, 4/51 13221Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначенодля измерения логарифмического декремента затухания колебательных систем;и может быть использовано для измерения других параметров систем, например, добротности или тангенса углапотерь,Цель изобретения - повышение быстродействия измерений при исследовании низкодобротных колебательныхсистем.На фиг.1 представлена структурнаясхема устройства для автоматическогоизмерения логарифмического декрементазатухания колебательных систем; нафиг.2 - структурная схема блокаударного возбуждения колебаний; нафиг.З - структурная схема блока обработки несущей; на фиг.4 - структурная схема формирователя управляющих импульсов; на фиг.5 - структурнаясхема делителя частоты с переменнымкоэффициентом деления; на фиг.6 -диаграммы, поясняющие принцип измерений и работы устройства.Устройство для автоматического измерения логарифмического декрементазатухания колебательных систем (фиг.1)содержит клеммы 1 для подключенияисследуемой колебательной системы,блок 2 ударного возбуждения колебаний,блок 3 обработки несущей, первый ивторой синхронные демодуляторы 4 и 5,разрядный блок 6, компаратор 7, формирователь 8 управляющих импульсов,делитель 9 частоты с переменным коэффициентом деления, а также последовательно соединенные генератор 10 опор-,ной частоты, первый и второй делители 11 и 12 частоты на два, переключатель 13, элемент И 14 и электронносчетный частотомер 15.Причем клеммы1 для подключения исследуемой колеба тельной системы соответственно соединены с первым выходом блока 2 ударного возбуждения, общей шиной и входомблока 3 обработки несущей, первый ивторой выходы которого соединены синформационными входами соответственно первого 4 и второго 5 синхронныхдемодуляторов, управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя 8 управляющих импульсов, первый вход которого соединен с первым выходом блока 3 обработки несущей, второй и третий входы формирователя 8 управ 96ляющих импульсов соединены соответственно с вторым и третьим выходами блдка 2 ударного возбуждения колебаний, третий выход которого соединен с установочными входами делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления и электронно-счетного частотомера 15, а четвертый выход соединен с управляющим входом разрядного блока 6 и одним из входов элемента И 4, выход которого соединен с информационным входом электронно-счетного частотомера 15,первый управляющий вход блока 2 ударного возбуждения колебаний и счетный вход делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления соединены соответственно с третьим и четвертым выходами формирователя 8 управляющих импульсов, четвертый вход которого соединен с выходом делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления, второй управляющий вход бло" ка 2 ударного возбуждения колебаний соединен с выходом компаратора 7 и с вторым входом элемента И 14, третий вход которого соединен с выходом переключателя 13, первый вход которого соединен с выходом генератора 10 опорной частоты и входом первогоделителя 11 частоты, второй вход соединен с выходом. первого делителя 11 частоты и входом второго делителя 12 частоты, а остальные входы соединены с выходой второго делителя 12 частоты, соответствующие входы компаратора 7 соединены с выходами первого 4 и второго 5 синхронных демодуляторов, дополнительный выход первого 4 синхронного демо" дулятора соединен с информационным входом разрядного блока 6, выход которого соединен с общей шиной и третьей клеммой для подключения исследуемых колебательных систем.Блок 2 ударного возбуждения колебаний (фиг,2) содержит генератор 16 запускающих импульсов, первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ, цифровой элемент 19 задержки, КБ-триггер 20, источник 21 тока, переключатель 22 тока и эквивалент 23 нагрузки, первый и второй.дифференциаторы 24 и 25 импульсов и моностабильный элемент 26, формирующий импулЬс отрицательной полярности с регулируемой в широких пределах длительностью и реализующий режим "Останов". При этом второй выход переключателя 22 тока, выход цифрового элемента 19 задержки, выход первого3 13221 элемента ИЛИ 17 и инверсный выход КЯ-триггера 20 являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами 27 - 30 блока 2 ударного возбуждения колебаний, а выходы первого дифференциатора 24 импульсов и мо- ностабильного элемента 26 - его соответственно первым и вторым управляющими входами 31 и 32.Блок 3 обработки несущей (фиг.3) 1 О содержит элемент 33 согласования, повторитель-инвертор 34, дифференциатор 35 и переключатель Зб, управляющий орган которого является управляющим органом блока. Вход элемента 33 15 согласования является входом 37 блока 3 обработки несущей, а выход этого элемента и выход переключателя 36 - его соответственно первым и вторым выходами 38 и 39. Элемент 33 согласования представляет собой усилитель напряжения с большим входным и малым выходным сопротивлениями. Повторительинвертор 34, формирующий единичный коэффициент передачи с инвертированием фазы, позволяет, используя информацию, заключенную в первой отрицательной полуволне ударно возбуждаемого колебания, реализовать число ц=0,5. Дифференциатор 35, осуществляя 30 операцию дифференцирования с инвертированием фазы исследуемого колебания, обеспечивает реализацию числа о = 0,25. С помощью переключателя 36 производится выбор соответствующего режима 35 обработки несущей ударно. возбуждаемых колебаний.Формирователь 8 управляющих импульсов (фиг.4) содержит двухполярный экстрематор 40, компаратор 41, первый 40 элемент И 42, элемент ИЛИ-НЕ 43, элемент ЗАПРЕТ 44, переключатель 45, первый и второй элементы НЕ 46 и 47, первый и второй элементы ИЛИ 48 и 49, первый и второй КБ-триггеры 50 и 51 45 и второй элемент И 52. При этом вход двухполярного экстрематора 40 с вторым входом компаратора 41, Я-вход первого КЯ-триггера 50, объединенные вторые входы и первого и второго элементов ИЛИ 48 и 49 и Б-вход второго КЯ- триггера 51 являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым входами 53 - 56 формирователя 8 управляющих импульсов, а прямые выходы первого и второго КЯ-триггеров 50 и 51, инверсный выход второго КЯ-триг-. гера 51 и выход второго элемента 96 4И 52 - его соответственно первым,вторым, третьим и четвертым выходами57 - 60. Дополнительно управляющийорган переключателя 45 является управляющим органом формирователя 8.Первый и второй синхронные демодуляторы 4 и 5, разрядный блок б, компаратор 7 и элемент И 14 представляютсобой преобразователь логарифмического декремента затухания колебаний вовременной интервал. Первый синхронный демодулятор 4 в отличие от второго синхронного демодулятора 5 имеетдополнительный выход, который непосредственно соединен с образцовым емкостным элементом памяти. Разрядныйблок 6 выполнен в виде последовательного соединения образцового резистора и управляемого быстродействующегоэлектронного ключа с малым остаточнымсопротивлением в открытом и большим -в закрытом состоянии. Емкостныйэлемент памяти первого синхронногодемодулятора 4 совместно с резистивным элементом разрядного блока 6 образует образцовую КБ-цепь, с помощьюкоторой осуществляется преобразование логарифмического декремента затухания колебаний в пропорциональныйинтервал времени Лй,Делитель 9 частоты с переменнымкоэффициентом деления (фиг.5) содержити последовательно соединенных декадных делителей б частоты, где числои представляет собой величину, равную десятичному логарифму выбираемогомаксимального значения числа и, атакже переключатель 62 и дифференциатор 63 импульсов. При этом вход дифференциатора 63 импульсов подключенк выходу переключателя 62, четвертыйи последующие входы которого раздельно соединены с выходами соответственно первого и последующих декадных делителей 61 частоты, первые три входапереключателя 62 и счетный вход первого декадного делителя частоты являются счетным входом 64 делителя 9частоты с переменным коэффициентомделения, а установочные входы всехдекадных делителей 61 частоты, выходдифференциатора 63 импульсов и управляющий орган переключателя 62 - егосоответственно установочным входом65, выходом 66 и управляющим органом. Устройство для автоматического измерения логарифмического декремента5 132219затухания колебательньж систем рабо- .тает следующим образом.Начальные условия работы устройства независимо от исходного состоянияего функциональных блоков устанавливаются с помощью генератора 16 запускающих импульсов блока 2 ударноговозбуждения колебаний, короткий импульс (фиг.ба) которого через первыйи второй элементы ИЛИ 17 и 18 воэдей- Юствует соответственно на вход цифрового. элемента 19 задержки и К-входКЯ-триггера 20 и устанавливает его.внулевое состояние. При этом исчезнувший высокий (единичный) потенциал на 15прямом вьжоде КБ-триггера 20 переводит переключатель 22 тока в такоесостояние, при котором первый выход27 блока 2 ударного возбуждения колебаний и, следовательно, одна из клемм Ю1 для подключения исследуемых колебательных систем оказываются соединенными с источником 21 тока. Последнийсвоим малым выходным. сопротивлениемпо переменному току шунтирует исследуемую колебательную систему и прекращает в ней возможный колебательный.процесс.Появившийся высокий потенциал наинверсном выходе КБ-триггера 20 и, З 0следовательно, на четвертом выходе30 блока 2 ударного возбуждения колебаний, воздействуя на управляющий входразрядного блока 6 (фиг.1) и на одиниз входов элемента И 14, разряжает 35емкостной элемент памяти первого синхронного демодулятора 4 и, следова"тельно, на выходе компаратора 7 формируется нулевой потенциал, исключающий возникновение импульса на выходе 40элемента И 14, несмотря на присутствие разрешающего потенциала на егопервом входе и наличия опорных сигнаВлов на третьем входе,Одновременно с этим импульс гене 45ратора 16 запускающих импульсов, присутствующий на третьем выходе 29(фиг.2) блока 2 ударного возбужденияколебаний, поступая непосредственнона установочные входы делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления (фиг.1)и электронно-счетного частотомера 15 и третий вход 55 (фиг. 4)формирователя 8 управляющих импульсов,фиксирует данные блоки в исходныхсостояниях. При этом рассматриваемыйимпульс, появившийся на третьем входе55 формирователя 8 управляющих импуль 6 6сов (фиг.4), через первый и второйэлементы ИЛИ 48 и 49 воздействует наК-входы первого и второго КБ-триггеров50 и 51 и переводит их в исходное состояние с образованием на их прямых вьжодах и, следовательно, на первом ивтором выходах 57 и 58 формирователя8 управляющих импульсов низких (нулевых) потенциалов, запрещающих прием информации первому и второму синхронным демодуляторам 4 и 5 (фиг.1),Образуемый единичный потенциал на инверсном выходе первого КЯ-триггера 50подготавливает второй элемент И 52для передачи информации на свой выход, однако отсутствие таковой навтором его входе не позволяет получить импульс на четвертом выходе 60формирователя 8 управляющих импуль-,сов и каким-либо образом повлиять насостояние делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления. Аналогичный импульс, появляющийся на инверсном выходе второго КЯ-триггера51 (третьем выходе 59 формирователя8 управляющих импульсов) (фиг.4),воздействуя на первый управляющийвход 31 блока 2 ударного возбужденияколебаний( фиг.2), вызывает срабаты-вание первого дифференциатора 24 импульсов,с образованием на его выходеостроконечного импульса лишь при положительном перепаде напряжения.Однако этот импульс, поступая вторично через элемент ИЛИ 18 на К-входКБ-триггера 20, не изменяет состоянияпоследнего,По истечении интервала времениСопределяющегося временем установления переходных процессов, протекающих в устройстве, на выходе цифрового элемента 19 задержки (фиг,2) появляется задержанный импульс (фиг.бб),генератора 16 запускающих импульсов,который, воздействуя с второго выхода 28 блока 2 ударного возбужденияколебаний на второй вход 54 формирователя 8 управляющих импульсов(фиг.4) и на Я-вход КЯ-триггера 20,переводит триггер 20, первый КЯ-триггер 50 в единичное состояние (фиг.бв,з) . При этом высокий потенциал с прямого выхода КЯ"триггера 20 (фиг.2)посредством переключателя 22 токаразрывает цепь, питающую током исследуемую колебательную систему, вызываяв последней ударное возбуждение колебаний (фиг.бг), и направляет ток ис 7 1322 точника 21 тока в эквивалент 23 нагрузки, а низкий потенциал с четвертого выхода 30 блока 2 ударного возбуждения колебаний закрывает разрядный блок 6 (Фиг,1) и исключает появле ние сигналов на выходе элемента И 14. В свою очередь, единичный потенциал с прямого выхода первого КЯ-триггера 50 (фиг,4), т.е, с первого выхода 57 формирователя 8 управляющих импульсов,10 открывает для приема информации первый синхронный демодулятор 4 (фиг,1), а нулевой потенциал с инверсного выхода предотвращает передачу информации на выход второго элемента И 52.15Динамику процессов, происходящих в устройстве в дальнейшем, рассмотрим для случая измерения максимального значения логарифмического декремента затухания, требующего использование минимально возможного значения числа ц0,25. Для этого необходимо все управляющие органы измерительного устройства, сопряженные между собой (фиг.1), а именно, управляющие органы переключателя 36 блока 3 обработки несущей (фиг.З), переключателя 45 формирователя 8 управляющих импульсов (фиг.4), переключателя 62 делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления (фиг. Я, переключателя 13 и электронно-счетного частотомера 15 (Фиг.1), установить в первое .(нижнее по схеме) положение, при котором реализуется число о = 0,25,;Возникающие в исследуемой колебательной системе колебания с определенной начальной Фазой (Фиг.бг первая реализация, соответствующая ц=0,23 в виде положительной полуволны, исходящей из начала координат, поступают на вход 37 блока 3 обработки несущей (фиг.З), Далее рассматриваемый сигнал посредством элемента 3345 согласования воздействует с первого выхода 38 блока 3 обработки несущей на первый вход 53 формирователя 8 управляющих импульсов. Этот же сигнал с выхода элемента 33 согласования, подвергаясь операции дифференцирования с инвертированием фазы (соответственно сплошная и штриховая линии с максимальной амплитудой П, показанные на фиг.6 г для ц=0,23. в дифференциаторе 35, через переключатель 36 поступает на второй выход 39 блока 3 обработки несущей и воздействует на информационный вход второго синхронно 196 8го демодулятора 5 (фиг.1) . При этом первый синхронный демодулятор 4, являющийся в данный момент времени открытым для приема информации, воспринимает первую положительную половину(первая заштрихованная область при0,25 на фиг.бг) ударно возбуждаемого колебания и следит за ее изменением. С появлением сигнала на основном выходе первого синхронного демодулятора. 4 срабатывает компаратор 7, формируя на своем выходе положительный перепад (фиг.би), практически совпадающИй с моментом возникновения колебаний в исследуемой колебательной системе и воздействующий на второй вход элемента И 14 и второй управляющий вход 32 (фиг.2) блока 2 ударного возбуждения колебаний.Одновременно с получением колебаний в исследуемой колебательной системе происходит обработка и анализ информации в формирователе 8 управляющих импульсов (фиг.4), Двухполярный экстрематор 40 и компаратор 41 формируют на своих выходах единичные потенциалы (фиг.бе и д соответственно), которые; взаимодействуя в элементе И 42,образуют на его выходе первый положительный импульс (фиг.бж) . Единичные потенциалы, присутствующие на входах элемента ИЛИ-НЕ 43 и элемента ЗАПРЕТ 44, не приводят к срабатыванию последних и, следовательно, сигналы на их выходах отсутствуют. Однако низкий потенциал на выходе элемента ЗАПРЕТ 44 посредством замкнутого переключателя 45 и второго элемента НЕ 47 преобразуется в единичный, который, воздействуя через второй элемент ИПИ 49 на К-вход второго КБ-триггера 51, не изменяет состоя-" нчя последнего.При достижении максимального значения первой полуволны колебания Ю, (заштрихованная первая область на фиг.бг, соответствующая о=0,2 Я, двухполярный экстрематор 40 возвращается в исходное (нулевое) состояние и таким образом заканчивает формирование импульса на выходе элемента И 42. Этот импульс (фиг.бж), проинвертировавшись в первом элементе НЕ 46 и пройдя первый элемент ИПИ 48, задним фронтом возвращает в исходное состояние первый КБ-триггер 50 с образованием на первом выходе 57 формирователя 8 управляющих импульсов9 13221низкого потенциала (фиг,бэ), переводящего первый синхронный демодулятор 4в режим хранения накопленной информации о максимуме амплитуды первой положительной полуволны 0 ударно возбуждаемого колебания. Одновременно сэтим на инверсном выходе первогоКЯ-триггера 50 появляется единичныйпотенциал, который, воздействуя наодин из входов, подготавливает второй 10элемент И 52 для передачи информациина четвертый выход 60 формирователя8 управляющих импульсов.С исчезновением импульса (Фиг.бе)на выходе двухполярного эекстрематора 40 исключается запрещающий сигнална инвертирукяцем входе элемента ЗАПРЕТ 44, и на его выходе появляетсяединичный импульс (Фиг,бк), которыйчерез переключатель 45 и подготовленный для передачи информации второйэлемент И 52 поступает с четвертоговыхода 60 формирователя 8 управляющихимпульсов (фиг.4) на счетный вход 64делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления (фиг.Я . Так какделитель 9 при ц = 0,25 обеспечиваетединичный коэдхЪициент деления, тосигнал с его счетного входа 64 черезпереключатель 62 поступает на дифференциатор 63 импульсов, в котором,подвергаясь операции дифференцирования с ограничением снизу, приобретаетвид остроконечного импульса (Фиг.бм)в момент Формирования переднего фронта анализируемого сигнала (Фиг.бк) .Полученный импульс (Фиг.бм), снимаемый с выхода 66 делителя 9 частотыс переменным коэффициентом деления,воздействуя на четвертый вход 56 формирователя 8 управляющих импульсов(фиг.4) и далее на Я-вход второгоВЯ-триггера 51, переводит последнийтриггер в единичное состояние. Преобретаемый на прямом выходе второго 45КЯ-триггера 51 высокий потенциал(фиг.бн), передаваемый с второго вы-.хода 58 формирователя 8 управляющихимпульсов на управляющий вход второгосинхронного демодулятора 5 (фиг,1), 50открывает для приема информации этотдемодулятор, который, производя непрерывное слежение и запоминание,воспринимает в данный момент временипродифференцированную и инвертированную вторую четверть ударно возбужденного колебания (огибающая в виде, сплошной линии второй заштрихованнойобласти при ц = 0,25 на Фигбг),96 1 Одействующую на втором выходе 39 блока 3 обработки несущей.По истечении первой полуволны возбуждаемого колебания, что соответствует переходу через нуль, и, следовательно, достижению максимального значения продифференцированной и инвертированной второй четверти волны, заканчивается формирование импульса (фиг.бд) на выходе компаратора 41 (фиг.4) и импульса (фиг.бк) на выходе элемента ЗАПРЕТ 44 и, следовательно, импульса на выходе второго элемента И 52. С исчезновением импульса (Фиг.бд) на выходе компаратора 41 возникают условия для появления импульса на выходе элемента ИЛИ-НЕ 43 (первый импульс, показанный штрихами на фиг,бл) .Однако этот импульс в данный момент времени работы измерительного устройства не используется. Полученный импульс (фиг.бк) на выходе элемента ЗАПРЕТ 44 после инвертирования во втором элементе НЕ 47 задним фронтом посредством второго элемента ИЛИ 49 возвращает в исходное состояние второй КЯ-триггер 51. Исчезнувший единичный потенциал (фиг.бн) на прямом выходе этого триггера и, сле- довательно, на втором выходе 58 формирователя 8 управляющих импульсов переводит второй синхронный демодулятор 5 в режим хранения накопленной информации о максимуме амплитуды продифференцированного и инвертированного колебания (фиг.бг), а появившийся высокий потенциал на его инверсном выходе и передаваемый с третьего выхода 59 Формирователя 8 управляющих импульсов на первый вход 31 блока 2 ударного возбуждения колебаний (Фиг.2), обрабатываясь в первом дифФеренциаторе 24 импульсов, образует остроконечный импульс (фиг.бо), который через второй элемент ИЛИ 18 возвращает КЯ-триггер 20 в исходное состояние.При этом переключатель 22 тока, получая низкий потенциал (фиг.бв) с прямого выхода КЯ-триггера 20,.вместо эквивалента 23 нагрузки к источнику 21 тока посредством первого выхода 27 блока 2 ударного возбуждения коле-, баний подключает исследуемую колебательную систему, Малое выходное сопротивление по переменному току источника 2 тока шунтирует исследуемую колебательную систему и колебательный процесс в ней прекращается, за 11 132 вершая формирование всего лишь одной полуволны ударно возбуждаемого колебания с периодом Т 1 и логарифмическим декрементом, затухания 1, , затухающего во временипо экспоненте е(фиг.бг) при ц = 0,25, В свою очередь, единичный потенциал с инверсного выхода КЗ-триггера 20 (фиг.2),действующий на четвертом выходе 30 блока 2 ударного возбужденйя колебаний, открывает разрядный блок 6 (фиг,) и совместно с высоким потенциалом (фиг.би), еще действующим на выходе компаратора 7, разрешает элементу И 14 передачу информации от генератора 10 опорной частоты посредством переключателя 13, находящегося в первом (нижнем по схеме) положении, на информационный вход электронно-счетного частотомера 15, подготовленного для подсчета поступающих импульсов (фиг.бп) .При включении в работу разрядного блока 6 происходит разряд емкостного элемента памяти первого синхронного демодулятора 4 и на основном выходе этогодемодулятора начинает снижаться по экспоненте е Р(фиг,бг) напряжение, которое непрерывно сравнивается в компараторе 7 с напряжением, хранимым во втором синхронном демодуляторе 5. При достижении равенства напряжений на выходах первого и второго синхронных демодуляторов 4 и 5 срабатывает компаратор 7, низкий потенциал (фиг.би) на выходе которого запрещает передачу информации на выход элемента И 14, и, следовательно, прекращает счет импульсов электронно-счетным частометром 15. Таким образом, на выходе элемента И 14 за время д, (фиг.бг) образуется пакет импульсов (фиг.бп), количество импульсов в котором в точности соответствует измеряемой величине логарифмического декремента затуханиячто и регулируется электронно-счетнымчастотомером 15.С прекращением действия единичного импульса (фиг.би) на выходе компаратора 7, задний фронт которого, воздей ствуя на второй управляющий вход 32 блока 2 ударного возбуждения колебаний (фиг.2), приводит в действие мо- ностабильньм элемент 26 и образует на его выходе импульс (фиг.бр) отрицательной полярности .с изменяющейся в 2196 12широких пределах длительностью (регу 1лируют постоянную времени времязадающей цели с помощью, например, переменного резистора с выключателем, по зволяющего реализовать режим Останов) и формирующего таким образомвремя индикации 7 электронно-счетноиго частотомера 1 5, По истечении длительности этого импульса в момент об- О разования положительного перепаданапряжения с помощью второго дифференциатора 25 импульсов, устроенногоаналогично первому дифференциатору 24,формируется остроконечный импульс 5(фиг.бс), который через первый элементИЛИ 17 поступает на третий выход 29блока 2 ударного возбуждения колебаний и приводит, описанным образом, висходное состояние электронно-счетныйчастотомер 15, делитель 9 частоты спеременным коэффициентом деления,формирователь 8 управляющих импульсов, а также КБ-триггер 20.Пусть за время индикации 7 произошла замена исследуемой колебательной системы системой с такими параметрами, которые требуют при измерениях установки числа о = 0,5, и всесопряженные управляющие органы измерительного устройства переведены вовторое (снизу по. схеме.на фиг.1,3-5)положение. Тогда, спустя время задержки Г(фиг.бс), на выходе цифрового элемента 19 задержки (фиг.2) воз"никает короткий импульс (второй импульс на фиг.бб), действовавший ранеена выходе второго дифференциатора 25импульсов. Следует отметить, что в 40 случае, если за время Т(фиг.бр) неуспели произвести смену режима работыизмерительного устройства, аналогичный рассматриваемому импульс (фиг.ба)получают с помощью генератора 16 за пускающих импульсов путем ручного егозапуска.Возникающий на втором выходе 28блока 2 ударного возбуждения колебаний импульс (фигбб) и поступающийна второй вход 54 формирователя 8управляющих импульсов переводит КЯтриггер 20 (фиг.2) и первый ЕЯтриггер 50 (фиг.4) в единичное состояние (фиг.бв и з), и процессы, свя-занные с формированием ударно возбуж- .даемых колебаний при ц=0,5 и определением их параметров, .повторяются втом же порядке, что и при ц 0,25Отличия состоят лишь в разделении идальнейшей обработке получаемой при этом информации с целью достижения желаемого результата.Действительно, переход в единичное состояние КЯ-триггера 20 (фиг.бв) вы эывает посредством источника 21 и переключателя 22 тока снова ударное возбуждение колебаний с логарифмическим декрементом затухания 1 и периодом Т, которые убывают во времени 10Лна экспоненте е(Фиг.бг при о=0,5),а образовавшийся импульс (фиг.бэ) на первом выходе 57 формирователя 8 управляющих импульсов откры 15 вает для приема информации первый синхронный демодулятор 4. По мере Формирования второй серии ударно возбуждаемых колебаний в первом синхронном демодуляторе 4 происходит пере- заряд возможно еще полностью не разрядившегося емкостного элемента памяти, так как разрядный блок 6 к данному моменту времени оказывается уже закрытым низким потенциалом с четвер того выхода.ЗО блока 2 ударного возбуждения колебаний.В момент превышения поступающей с первого выхода 38 (фиг.3) блока 3 обработки несущей информации остаточно го потенциала на емкостном элементе памяти напряжение на основном и дополнительном выходах первого синхронного демодулятора 4 начинает следить за изменением первой четверти волны формируемого колебания (первая заштрихованная область на фиг.бг при и = О,Я и при достижении потенциала на выходе второго синхронного демодулятора 5, возможно еще хранящего ин формацию об амплитуде Ю, второй четверти продифференцированного и инвертированного колебания предыдущей серии при о = 0,25, срабатывает компаратор 7, формируя несколько сдвинутый относительно начала отсчета второй серии колебаний импульс (фиг,би) на своем выходе. Следует отметить, что компаратор 7 в пределах действия первой четверти периода Т ФоРмируемого колебания может и не сработать, если только не будет исключена такая ситуация, при которой амплитуда Б, первой полуволны второй серии колебаний становится меньше амплитуды У 1 55 анализируемой второй четверти волны иэ первой серии. Однако такая ситуация, возможная при исследованиях колебательных систем последовательно во времени сначала с малым, а затемс весьма большим логарифмическим декрементом затухания, не оказывает существенного влияния на работу измерительного устройства, а лишь отодвигает момент срабатывания компаратора7 и интервал времени, соответствующийвторой анализируемой четверти периода(заштрихованная вторая область наФиг.бг при и = О,Я, и пределах формируемой серии колебаний. Это связанос тем, что получаемый импульс(фиг,би)на выходе компаратора 7 приобретаетрешающее значение для получения инФормации о величине логарифмическогодекремента затухания лишь в концекаждой формируемой серии колебанийпо окончании действия. последней анализируемой четверти периода,Одновременно с протеканием процессов.в первом и втором синхронных демодуляторах 4 и 5 получаемая втораясерия ударно возбуждаемых колебаний,подвергаясь обработке в формирователе 8 управляющих импульсов, образуетна выходе первого элемента И 42 импульс (фиг,бж) . Эчот импульс, формирование которого заканчивается придостижении максимума амплитуды 0первой полуволны колебаний (заштрихованная первая область на фиг.бг приц = 0,5), задним фронтом снова возвращает в исходное состояние первыйКЯ-триггер. 50. Образуемый низкийпотенциал (фиг,бз) на первом выходе57 формирователя 8 управляющих импульсов переводит первый синхронныйдемодулятор 4 в режим хранения накопленной информации о максимуме амплитуды У, первой положительной полуволны ударно возбуждаемого колебания, действующего на первом выходе38 блока 3 обработки несущей( фиг.3),На втором выходе 39 .последнего блокав рассматриваемый интервал временидействует инвертированная с помощьюповторителя-инвертора 34 полуволнаэтого колебания, показанная в видештриховой линии на фиг.б г при ц=0,5. Исчезновение импульсов на выходе первого элемента И 42 и на прямом выходе первого КБ-триггера 50 (Фиг,бж,з), обусловленное переходом двухполярного экстрематора 40 в исходное (нулевое) состояние (фиг.бе), порождает импульс на выходе элемента 44 ЗАПРЕТ 14(первый импульс, показанный штриховой линией на фиг,бк),15 13221 5О 15 Полученные на выходе элемента И 14 за интервал времени з (фиг.бг при ц = О,Я новое количество импульсов (фиг.бп) соответствует измеряемой величине логарифмического декремента затухания 1 исследуемой колебательной системы, которая индицируется Существенные изменения в алгоритме работы наблюдаются по истечении первой полуволны ударно возбуждаемого колебания, когда компаратор 41 (фиг.4), переходя в исходное состоя. - ние, заканчивает формирование на своем выходе единичного импульса (фиг.бд) и совместно с двухполярным экстрематором 40, находящимся в нулевом состоянии (фиг.бе) образует на выходе элемента ИЛИ-НЕ 43 единичный потенциал (импульс, показанный на фиг.бл сплошной линией), который посредством переключателя 45 и подготовленного с помощью первого КБтриггера 50 для передачи информациивторого элемента И 52, поступает начетвертый выход 60 формирователя 8управляющих импульсов и воздействует на счетный вход 64 делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления (фиг.5) . Делитель 9, обладающийединичным коэффициентом деления,описанным образом превращает анализируемый перепад напряжения в остроконечный импульс (фиг.бм), который,возвращаясь по четвертому входу 56в формирователь 8 управляющих импульсов (фиг.4)и воздействуя на Б-входвторого КБ-триггера 51, снова переводит последний в единичное состояние и высоким потенциалом (фиг.бн),действующим на втором выходе 58 фор 1мирователя 8 управляющих импульсов,открывает для приема информации второй синхронный демодулятор 5. С.этого момента времени во втором синхронном демодуляторе 5 происходит перезаряд емкостного элемента памяти, сопровождающийся первоначально быстрым разрядом по экспоненте (фиг.бг при ц = 0,5) хранившейся информации об амплитуде У предыдущей серии колебаний, а затем зарядом со скоростью, поступающей с второго выхода 39 бло 45 ка 3 обработки несущей (фиг.3) информации о текущей проинвертированной с помощью повторителя-инвертора 34 третьей четверти волны (вторая заштрихованная область на фиг, бг при ц=О, Я действующего колебания.При достижении экстремума (минимума амплитуды) второй полуволны формируемых колебаний (фиг.бг при.ц=0,3 цвухполярный экстрематор 40 переходит в единичное состояние (фиг.бе) и, таким образом, заканчивает формирова" ние импульса (фиг.бл) .на выходе эле 96 16мента ИЛИ-НЕ 43, задний фронт которого возвращает в исходное состояниепоследовательно один за другим второйК Б-триггер 51 (фиг. бн) формирователя8 управляющих импульсов (фиг.4) иКБ-триггер 20 (фиг.бв) блока .2 ударного возбуждения колебаний (фиг.2) . Приэтом источник 21 тока, шунтируя исследуемую колебательную систему,быстро по экспоненте, исходящей с точки минимума амплитуды, прекращает вней колебательный процесс, завершаятем самым формирование всего лишьтрех четвертей волны второй серииколебаний (фиг.бг при ц = 0,5) с периодом Т и логарифмическим декрементом затухания М . Исчезновениеединичного потенциала (фиг.бн) навтором выходе 58 формирователя 8 управляющих импульсов переводит второйсинхронный демодулятор 5 (фиг.1) врежим хранения накопленной информациио максимуме амплитуды С (Фиг.бг),а появление высокого потенциала начетвертом выходе 30 блока 2 ударноговозбуждения колебаний включает в работу разрядный блок 6 и совместно сединичным потенциалом (фиг.би) компаратора 7 разрешает элементу И 14 передачу на счетный вход электронносчетного частотомера 15 импульсов свыхода первого делителя 11 частотыниже в два раза опорной частоты генератора 10.По мере разряда емкостного элемента памяти происходит снижение по;ЕВэкспоненте е г (фиг.бг при ц = О,Япотенциала на основном выходе первогосинхронного демодулятора 4 (фиг.1) ипри достижении хранимого вторым синхронным демодулятором 5 потенциаласрабатывает компаратор 7, заканчиваятем самым формирование интервалавремени Ой, пропорционального искомому логарифмическому декременту затухания 1, и посредством элементаИ 14 прекращает поступление информации на электронно-счетный частотомер15, автоматически переводя его в режим индикации,