Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции

(72) В.А. Нестеровев, А.А, Чернов и53) 658.386(088,8)56) Авторское свиВ 1536428, кл. 6 0 детельство ССС5 В 23/06, 198 Ъеввейфс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ КОНСТРУКЦИИ(57) Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции относится к учебным и наглядным пособиям по мехаИзобретение относится к учебным приборам по механике и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. М 1536428,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет воэможности исследования автоколебательного режима на частотах, кратных собственным колебаниям конструкции,На фиг. 1 представлено устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции, общий вид; на фиг. 2 - магнитоэлектрический преобразователь; на фиг, 3 - блок модуляции излучения; на фиг.4- фотоприемник; на фиг. 5 - формирования управляющих импульсов.Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции содержит основание 1, установленные на основании опоры 2 и 3, установленную на опорах балку 4, оптический квантовый генератор 5 снаб 1668967 А 2 нике. Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства за счет возможности исследования автоколебательного режима йа частотах, кратных частоте собственных колебаний конструкции, Цель достигается тем, что устройство снабжено делителем частоты, вход которого подключен к выходу блока формирования управляющих импульсов, один выход подключен к входу усилителя магнитоэлектрического преобразователя, а другой - к пятому входу блока регистрации, причем магнитоэлектрический преобразователь снабжен датчиком амплитуды колебаний конструкции. жен оптической системой для подвода излучения к поверхности конструкции 4, включающей блок б модуляции и коллиматор 7, Кроме того, устройство содержит блок 8 регистрации (например, многоканальный осциллограф типа Н - 117), фотоприемник 9 и птическую систему подвода отраженного от конструкции 4 излучения генератора 5 к фотоприемнику 9, включающую кьллиматор 10 и интерференционный фильтр 11, настроенный на длину волны излучения генератора 5, Выход фотоприемника 9 подключен к входу блока 12 формирования управляющих импульсов. Источник механических колебаний содержит усилитель 13 и магнитоэлектрический преобразователь 14, при этом магнитоэлектрический преобразователь снабжен толкателем 15 и диффузором 16. Блок б модуляции содержит электрооптический модулятор 17 с источником напряжения смещения рабочей точки модулятора 18.Фотоприемник 9 (фиг, 4) содержит генератор 19, фотоэлектронный умножитель 2 О,блок 21 питания и усилитель 22. Блок 12формирования управляющих импульсов содержит амплитудный детектор 23, активныйфильтр 24, блок 25 преобразования сигналае прямоугольные импульсы, генератор 26электрических импульсов. Кроме того, устройство содержит делител ь 27 частотыдатчик 28 амплитуды колебаний конструкции иусилитель 29,устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции рабо.аетСЛЕДУЮЩИМ ООРЗЗОМ.Запускают оптический квантовый генератор 5, его излучение, модулированное поамплитуде блоком 6 модуляции, с помощьюкОллимзторз 7 пОдВОдится к поверхности. конструкции 4 ( модуляция осуществляетсяс г 1 омощью модулятора 17 с подключеннымк нему генератором 19 для обеспечениявозможности усиления сигнала, несущегополезную информацию о колебаниях конструкции 4 с помощью узкополосного усилителя 22). Излучение оптического квантовогогенератора 5 модулируется по амплитудеколеблющейся поверхностью конструкциипри Вкла":ении оптического квантовогоге,. ераторз 5 подается первый импульс нзусилите;ь 13 и магнитоэлектрйческий преобразователь 4 источникамеханическихколебаний), Отраженное излучение генератор 5 с помощью оптической системы(коллиматора 1 О к ин;ерференционногофильтра 11, настроенного на длину Волныизлучения оптического квантового генератора 51 подводится к фотоприемнику 9, гдесигнал усиливается с помощью узкополосного усилителя 22, и годается на блок 12формирования управляющих импульсов, атакже нз блок 8 регистрации для контролякачества принимаемого сигнала.В блоке формирования управляющихимпульсов сигнал поступает на амплитудный детектор 23, с выхода которого снимается сигнал, содержаший информациго очастоте, амплитуде и форме колебанийконструкции (поступает на блок 8 регистрации). Этот сигнэл предстс вляет собой периодическую функцию Времени, близкую кСинусопдальной, Чтобы устранить влияниеи, сших гармоник на формирование управляющих импульсов, В блок введен пере 5 1 О 5 У) О /30 3 Г, 4 п 41 5 О страиваемый активный фильтр 24, Сигнал с него преобразуется в пропорциональные импульсы с помощью усилителя-ограничителя 25 и генератора 26 электрических импульсов, Импульсы с блока 12 поступают на делитель 27 частоты, с выхода которого при исследовании конструкции с высокими частотами собственных колебаний можно получать импульсы с частотой, например, в два раза меньшей, чем на входе в делитель 27 (сигнал с выхода делителя контролируется с помощью блока регистрации), Импульсы с выхода делителя 27 поступают на вход усилителя 13, а затем - на вход магнитоэлектрического преобразователя 14, последний посредством толкателя 15 взаимодействует с конструкцией 4.Таким образом, момен времени подвода механической энергии к конструкции 4 определяется параметрами колебаний этой конструкции. При этом, если исследуются конструкции с высокими частотами собственных колебаний, при работе делителя 27 воздействие толкателя 15 на конструкцию осуществляется в такт с ее колебаниями, например, через раз. При взаимодействии толкателя 15 с конструкцией датчик 28 генерирует сигнал. пропорциональный величине воздействия, который усиливается с помощьо усилителя 29 и регистрируется блохом 8 регистрации, Все это в совокупности с возможностью регулировать величину силы Воздействия путем регулирования напряжения на усилителе 13 позволяет исследовать влияние величины воздействующей силы на колебания конструкции.,Формула изобретения Устройство для демонстрации и исследования колебаний хонстоукции по авт,св, М 1536428,отличающееся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей устройства за счет возможности исследования автоколебзтельного режима на частотах, кратных собственных колебаниям конструкции, в устройство введен датчик амплитуды колебаний конструкции, выход которого соединен с пятым входом блока регистрации. а второй выход блока формирования управляющих импульсов соединен с источником механических колебаний через делитель частоты, выход которого соединен с шестым входом блока регистрации) - Я(Рог 5 оставитель О.Болдыревехред М.Моргентал Корректор М,Демчик едакт Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина Заказ 2654 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, москва, Ж, Раущская наб 4/5