Способ формирования спектра случайных вибраций и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСО).1 ИАЛИСТИЧЕСНИХ 19) ( 24936 ЕСПУБЛИК 1 М 70 ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИС ЗОБРЕТЕНИЯ(71) Казанский ордена ТрудовогЗнамени авиационный институт иполева(56) 1. Авторское свидетельство ГМ 862018, кл. 6 01 М 7/00, 19792. Веселов В. В. Аппаратурведения и регистрации случайныи ударов. - Лл ЛДНТП, 1979,о Красного м. А, Н. Туа воспроизх вибрацийс. 15 -- 18. ИЯ СГ 1 ЕКТИЙ И УСТ СТВЛЕНИ испытатсль- повышеости формиделия. В каж(54) СПОСОБ ФОРМИРОВА 1- РА СЛУЧАЙНЫХ ВИБРАЦ РОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕ (57) Изобретение относится к цой технике. Цель изобретени цие точности и производителы рования заданного виброполя из дой цастотцой полосе рабочего диапазона определяют передаточные функции соотвстствуюц 1 их полосовых фильтров многоканального формирователя 1 и виброконтакта в контрольных тоцках изделия. Коммутатор 9 обеспецивает пооцерсдное подключение вибродатчиков 12 к входу анализатора 14, выходные сигналы с которого являются АЧХ вибротракта и заносятся в блок 1 О памяти вместе со значениями текущей частоты с выхода генератора 6. Эти сигналы поступакт в блок 11 вычислений, в который поступают требуемые значения спектральной плотности ускорений с выхода задатцика 15 параметров. Вычисленные знацсц и я коаффи нисцтов х силен и я иостиают ца управляющие входы усилителя 2 и далее цсрсз сумматор 3, управляемый ключ 4 и усилитель 5 мощности на вход возбудителя 16 колебаний, создающего требуемое виброполс изделия 13. 1 ил. С:15 50 Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам формирования спектра случайных вибрассий, и может быть использовано в машиностроении.Известен способ формирования спек тра случайных вибраций, по которому формируют узкополосные случайные сигналы, задают значения дисперсии в каждой полосе, регулируют уровень дисперсии в каж дой полосе и корректируют отрегулированные по дисперсии сигналы в соответствии с частотной характеристикой возбудителя колебаний 1.Известный способ позволяет формировать заданную спектральную плоскость в узких полосах частот, однако способ не обеспечивает создание требуемого спектра вибраций в контрольных точках изделия, исполъзъя для этОГО Один ВОзбъдитель колебаний.Наиболее близким к изобретению ио технической сущности является способ формирования спектра случайных вибраций, заключающийся в том, что формируют узкополосные случайные сигналы в рабоцем диапазоне частот, задают значение спектральной плотности ускорения контрольных точек изделия в каждой узкой 1 юлосе частот, создают вибрации изделия в рабоцсм диапазоне частот, измеряют параметры вибраций и вычисляют по измеренным параметрам уровень возбуждения в каждой узкой полосе частот 2.Способ осуществляют с помо 1 цыо уст ройства для формирования спектра случайных вибраций, содержащего многока нальный формирователь, каждый клапан которого включает генератор белого шума, полосовой фильтр, и регулируемый усилитель, последовательно соединенные сумматор к входам которого подклкиен 1 л регулируемые усилители, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчики, устанавливаемые в контрольных точках изделия, анализатор, коммутатор, служа 1 ций для иод ключения выходов вибродатчиков к входу анализатора, задатчик параметров и блок управления, выход которого подключен и управляющему входу коммутатора 1.Известный способ позволяет формировать требуемый спектр вибраций в контролы 1 ых точках изделия, однако точность формирования спектра известным устройством ииз кая, так как при вычислении уровня вс 1 збуждения в каждой полосе частот усредняют спектральнук плотность ускорения других частотных полос. Кроме того, способ трудоемок, так как для его осуществления необходима сложная ооработка рсзультато измерений.Цель изобретения -- повышение точности и производительности формирования заданного виброполя изделия.Указанная цель достигается тем, г 1 с; согласно способу измеряют амплитудно. 1 астотиые характеристики, определяют передаточные функции частотно-зависимых элементов формирователей узкополосных слуцайиых сигналов и вибротргкта в контрольных точках изделия и ио заданным значениям спектральной плотности ускорения и измереннь 1 м параметрам вычисляют знацеиия коэффициентов усиления формирователей узкополосных случайных сигналов.Устройство для формирования спектра случайных вибраций снабжено генератором переменной частоты, управляемым ключом с иодключенны.л к его управляющему входу формирователем, причем, выход ключа соединен с усилителем мощности последовательно соединенными блоком памяти, входы котороо подключены к выходам анализатора и генератора переменной частоты, и блоком вычисления, выходы которого подключены к входу блока памяти и уиравляющи л входам регулируемых усилителей, уиравляк)1 цие входы генератора переменной частоты, формирователя блока вычислений и блока памяти подключены к блоку управления, к блоку вычислений иодклюцеи также задатчик параметров, сигнальные входы ключа соединены с выходами 1 енератора переменной частоты и сумматора.На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ.Устройство для формирования спектра случайных вибраций содержит многоканальный формирователь 1, каждый канал которого включает генератор белого шума, полосовой фильтр (не обозначены), и регулируемый усилитель 2 (показан усилитель Одного канала), сум латор 3, входы которого иодкл 1 очены к усилителю 2, а выход через у 11 равляемый ключ 4 к входу усилителя 5 мо 1 циостР 1, вход которого церез ключ 4 подсоединен также к выходу генератора б переменной частоты. Управление ключом 4 осуисествляет формирователь 7 ио командам блока 8 управления, выходы которого подключены также к управляющим входам генератора 6 переменной частоты ком лутагора 9, блоков 10 и 11 памяти и вычисле:.ий соответственно. Коммутатор 9 служит для подключения вибродатчиков 12, уста:авливаемых в контрольных точках исиытуе- МОГО изделия 13, к Входм анализатора 1 Р, ыход которого иодкл 1 очеи к блоку 1 О памяти, к которому также подключен выход 1 еиератора б. С иомо 1 цью блока 11 вычислений опредслякп коэффициенты усиления аналогов формирователя 1 спектра. К входам блока 11 вычислений подключен задатцик 15 параметров, а выоды блока 11 подключены к соот 1 зетствующим канальным регулируемым усилителям 2Требуемое виброполе изделия 13 создаот с помо;ц 1 яо возбудителя 16 колебаний, к вхо.су которого подключают уси,1 итель 5 МО 1 ЦНОСИ.Сугцность способа заключается в следующем.Для формирования заданного спектра вибрации (виброполя), характеризующегося требуемой спектральной плотностью ускорения контрольных точек изделия, в каждой частотной полосе рабочего диапазона определяют передаточные функции (1 в) и ,в) соответственно полосовых фильтров формирователя спектра и вибротракта в контрольных точках изделия. 1 ОТребуемое виброполе можно представить в виде системы уравнений2це -К л але( х ),=1где К - коэффициент усиления л-го каналаформирователя спектра;ц - требуемые значения спектральнойплотности ускорения /-ой контрольной точки изделия в -ой полосе частот;20 аЕ, - коэффициенты, определяемые поформулеаи= А/р,а)/ /р,о)/Ы. (2) где Ла; - -я - 1 полоса частот 25о) - передаточная функция и-го полосового фильтра;(о) - передаточная функция вибротракта в 1-й точке изделия; и=1,х 1, М в чис каналов формирователяспектра;зо 1=1,М, 1. - число контрольных точек изделия;1= 1, М, М число частотных полос. Зная передаточные функции . (1 м), ,(1 ь) аналоговых фильтров и вибротракта, определяют коэффициенты аг, по формуле (2), и,решая систему уравнений (1), находят коэффициенты Кусиления каналов формирования спектра, установив которые обеспечивают задание требуемого вибропо о ля.Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.Блок 8 управления приводит устройство в режим Настройка, для этого сигнал с выхода блока 8 поступает на вход генера тора 6 переменной частоты. Сигнал с выхода генератора 6 через управляемый ключ 4 поступает на вход усилителя 5 мощности для снятия амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) вибротракта. Одновременно сигнал с выхода блока 8 управления поступает на управляющий вход коммутатора 9, который обеспечивает поочередное подключение всех вибродатчиков 12 к входу анализатора 14, выходные сигналы которого являются измеренными АЧХ вибротракта и заносятся в блок 1 О памяти совместно со значениями текущей частоты с выхода генератора 6. Сигнал с выхода блока 8 управления перед началом измерений подается на управляющий вход блока 10 памяти, чтобы привести его в исходное состояние. В блоке 10 памяти записывается также информация об ЛЧХ полосовых фильтров формирователя 1 спектра.После окончания замеров сигналы с выходов блоков 10 памяти поступают на вход блока 11 вычислений,в котором вычисляются коэффициенты аи по формуле (2).Вычисленные значения записывают в блок 10 памяти. Затем в блок 11 вычислений поступают требуемые значения спектральной плотности ускорения с выхода задатчика 15 параметров и вычисленные значения коэффициентов аь,к с выхода блока 10 памяти. Блок 11 вычислений решает систему (1) линейных уравнений. Вычисленные значения коэффициентов К усиления поступают на управляющие входы регулируемых усилителей 2. После окончания вычислений блок 8 управления подает команду на вход формирователя 7, который подключает с помощью ключа 4 к входу усилителя 5 мощности и возбудителю 16 колебаний выход сумматора 3, на вход которого поступают сформированные формирователем 1 спектра узкополосные случайные сигналы с выходов регулируемых усилителей 2.Изобретение повысит точность формированного спектра вибраций в каждой конт. ролируемой точке изделия. Использование для формирования виброполя одного возбудителя колебаний позволит повысить производительность испытаний и снизить стоимость оборудования. Формула изобретения1. Способ формирования спектра случайных вибраций, заключащийся в том, что формируют узкополосные случайные сигналы в рабочем диапазоне частот, задают значение спектральной плотности ускорения контролируемых точек изделия в каждой узкой полосе частот, создают вибрации изделия в рабочем диапазоне частот, измеряют параметры вибраций и вычисляют по измеренным параметрам уровень возбуждения в каждой узкой полосе частот отличающийся тем, что, с целью ловышения точности и производительности формирования заданного виброполя изделия, измеряют амплитудно-частотные характеристики, определяют передаточные функции частотно- зависимых элементов формирователей узкополосных случайных сигналов и вибротракта в контрольных точках изделия и по заданным значениям спектральной плотности ускорения и измеренным параметрам вычисляют значения коэффициентов усиления формирователей узкополосных случайных сигналов.2. Устройство для формирования спектра случайных виораций, содержащее многоканальный формирователь, каждый канал которого включает генератор белого шума, олосойой фильтр, и регулируемый усилитель, последовательно соединенные сумм)атор,входам которого подключены регулируемые усилители, усилитель мощности и возбудитель колебаний, вибродатчики, устанавливаемые в контрольных точках изделия, анализатор, коммутатор, служащий для почключения выходов вибродатчиков к входу анализатора, задатчик параметров и блок управления, выход котороп подключец к управляющему входу коммутатора, отлика)о 1 цееся тем, что, с целью повышения точно:ти и производительности формирования виброполя испытуемого изделия, оно снабжено генератором переменной частоты, управлясмым клкчом с подк.)юченцым к его управлягс)щему входу формирователем, причем выход клкча соединен с усилителем мошности последовательно соединенными блоками памяти, входы которого подклкцены и выходам анализатора и генератора переменной частоты, и блоком вычислений, выходы которого подключены к входу блока памяти и управляющим входам регулируемых усилителей, упра ил я к щи с входы генератора переменной частоты, формирователя блока вычислений и блока памяти подключены и блоку управления, к блоку вычислений подклкхчец также задатчик параметров, сигнальные входы клюа соединены с выходахи 15гецсра 11 ога пере 1 ец 110 Й )1 астОгы и с 1 мматОР 11 .