Система формирования заданного спектра вибрации

(19) (1 1201708 94 601 М 7 лерг р ю й ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Казанский ордена Трудового КрасногоЗнамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им, А. Н. Туполева(56) Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. Справочник под ред.В. В, Клюева. Т, 2, М.: Машиностроение,1978 г., с. 173,Авторское свидетельство СССР1073592, кл. 6 01 М 7/00, 1982.(54) (57) СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ЗА.ДАННОГО СПЕКТРА ВИБРАЦИИ, содержащая последовательно соединенные многоканальный формирователь спектра, каждыйканал которого включает источник случайного сигнала, первый управляемый ключ,регулируемый по добротности и частоте полосовой фильтр, управляемый усилитель ивторой управляемый ключ, сумматор, блоквычитания, усилитель мощности, вибровозбудитель с установленным на его подвижной части вибродатч иком, квадратичныйдетектор и делитель, к второму входу которого подключен генератор функций, последовательно соединенные генератор пилообразного чапряжения, выход которого подключен к управляющему входу генератора функции, генератор гармонического сигнала и третий управляемый ключ, выход которого подключен к вторым входам блока вычитания и первого управляемого ключа, и управляющее вычислительное устройство, с которым соединены управляющие входы первых и втсрых управляемых ключей, полосовых фильтров, управляемых усилителей и третьего управляемого ключа, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности формирования спектра вибрации, в нее введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого соединен с выходом делителя, процессор быстрого преобразования Фурье (БПФ), блок умножения и процессор обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ), выходы которого под ключены к управляющему вычислительному устройству, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ(, выходы которого оодклю чены к вторым входам блока умножения, а входы соединены с управляющим вычи.слительным устройством, и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с синхровходами АЦП и процессора БПФ, первый и второй блоки задержки тактовых импульсов, вы- Я ходы которых подключены соответственно к синхровходу ОЗУ и к синхровходу процессора ОБПФ.31201708 ры, устанавливает первый управляемыйключ 2 в первое положение и замыкает второй управляемый ключ 5 этого канала, чтообеспечивает прохождение сигнала генератора 15 через канал и поступление его на25 второй вход блока 7 вычитания. Блок 7вычитания реализует исключение из формируемого спектра уже отрегулированную спектральную составляющую,Далее процесс настройки многократноповторяется, пока не будет достигнута заданная точность формирования или все каналы формирователя спектра не будут настроены, Тогда управляющее вычислительное устройство 17 запирает ключ 16 и переводит управляемые ключи 2 во второе положение, включив, таким образом, системув режим Испытание.В режиме Испытание сигналы источников 1 случайного сигнала, пройдя каналыформирования спектра, суммируются всумматоре 6. В результате на его выходе40 формируется сигнал возбуждения, который,пройдя вибротракт, реализует в контрольной точке изделия или подвижной частивибровозбудителя 9 воспроизведение заданного спектра вибрации.Увеличение быстродействия достигает 45 ся не за счет цифровой реализации частин(4) Хр - Хрл(1 - 2) =г 50 которые поступают из ОЗУ 22 в соответствии с тактовыми импульсами, задержанными в первом блоке 24 задержки тактовых импульсов на время вычисления в процессоре 19 БПФ, а вычисляются эти коэффициенты и обновляются в управляющем вычислительном устройстве 17. Весовые коэффициенты определяются формулой (3), если квадрат модуля АЧХ формирующих фильтров 3 достаточно точно описывается гауссовой кривой Кр(и) = ехр(-ф)-р)-) л гдето р - средняя частота и полсгса пропускания формирующих фильтров 3; к - коээфициент усиления управляемых усилителей 4. В результате умножения на выходе блока 20 умножения - новые (Л-преобразованные) коэффициенты ДПФ Х,л. Процессор 21 ОБПФ производит над ними в соответствии с тактовыми импульсами, задержанными во втором блоке 25 задержки тактовых импульсов на время выполнения операций в блоке 20 умножения, операцию ОДПФ по формуле Хря(я) =и) Хр (р) еРХ" В результате получается уменьшение полосы (обострение) и рост каждой гауссовой компоненты. Управляющее вычислительное устройство 17 по известным отсчетам сигнала Х л(п) вычисляет полосу пропускания в формирующего фильтра 3 и коэффициент усиления к управляющего усилителя 4 первого канала формирователя спектра из системы уравнений 5 10 15 20 где ю, - средняя частота выделяемой гауссовой компоненты;хРЛ(8) в значен сигнала при юо,хРлИ) - значение сигнала при расстройке+ЬЮхРл(Г) - значение сигнала при расстройке + ЬЮг(см. фиг. 2),и определяет среднюю частоту ьо по максимальному, отсчету Х (1). При этом нетнеобходимости параметр Л непрерывно увеличивать, а достаточно иметь одно значение,обеспечивающее выделение компоненты изформируемого спектра.Таким образом, управляющее вычислительное устройство 17 в этот момент имеетинформацию о средней частоте юо, полосепропускания р и коэффициенте передачи кпервого канала формирователя спектра. Онпреобразует ее в форму, необходимую дляуправления, и устанавливает на формирующем фильтре 3 и управляемом усилителе 4первого канала формирователя эти параметустроиства, а за счет нового алгоритма определения параметров формирователя спектра с использованием ДПФ, который и позволяет ограничиться одним периодом сигнала, определяющего АЧХ вибратора, длячего используют процессор БПФ.ПастушинКорректор ИПодписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5род, ул. Проектная,едактор Н аказ 7996 выдкая ска В 1130 илна Составитель В Техред И. Верес Тираж 896 ИПИ Государственного по делам изобретенийМосква, Ж - 35, Рау ППП Патент, г. Ужго