Устройство для виброиспытаний

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 11% (И)7902 А ПИС ЕТЕН И АВТОРСНО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР ИЕ ИЗОБМ,К СВИДЕТЕЛЬС(72) А.В, Голенко и А.И. Хянникяйнен (71) Харьковский ордена Трудового Красного Знамени институт радиоэлект роники(56) 1, Авторское свидетельство СССР Р 714366, кл. С 05 М 7/00, 1972.2, Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. Справочник под ред. В. Клюева. Т, 2. М "Машиностроение", 1978, с. 156-157 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОИСПЫТАНИЙ, содержащее генератор с блоками компрессии, развертки частоты и преобразователем выходной частоты постоянной амплитуды, подключенные к нему управляющими входами два гетеродинных сопровождающих фильтра, привод самописца и через усилитель мощности - вибратор, два вибропреобразователя, размещаемые на вибраторе и испытуемом изделии, первый из них через первый согласующий усилитель подключен к информационному вхо ду первого фильтра, выход которого соединен с блоком компрессии генера тора, второй вибропреобразователь через второй согласующий усилитель подключен к информационному входу второго фильтра, выход которого соединен с информационным входом само 315 ц С 01 М 7/00, С 01 Н 13 писца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, виброиспытаний, оно снабжено подключенными к первым выходам фильтра последовательно соединенными фазовым детектором, детектором абсолютной величины и аналоговым перемножителем, а также двумя нуль-детекторами, схемой И, ключом, усилителем-ограничителем, преобразователем напряжение - частота, счетчиком, цифро-аналоговым преобразователем, интерполятором и дифференциатором, детектор абсолютной величины соединен с входом первого нуль- детектора, выход которого подключен к одному, а выход второго нуль-детектора к другому входу схемы И, соединенной выходом с управляющим входом ключа, информационный вход которого через усилитель-ограничитель подключен к блоку преобразователя выходной частоты постоянной амплитуды генератора, а выход совместно с выходом преобразователя напряженйе - 1 частота - к входу счетчика, пораз, рядно соединенного с цифро-аналоговымпреобразователем, соединенным выходом через интерполятор с входом блока развертки частоты генератора, выход этого блока подключен к второму входу перемножителя, а дифференциа. тор подключен входом к выходу записи второго фильтра, а выходом - к входу второго нуль-детектора.них через первый согласующий усилитель подключен к информационномувходу первого фильтра, выход которого соединен с блоком компрессиигенератора, второй вибропреобразователь через второй согласующий усилитель подключен к информационномувходу второго фильтра, выход которого соединен с информационным входом самописца, снабжено подключенными к первым выходам фильтра последовательно соединенными фазовым детектором, детектором абсолютной величины и аналоговым перемножителем, атакже двумя нуль-детекторами, схемой И, ключом, усилителем-ограничителем, преобразователем напряжение -частота, счетчиком, цифро-аналоговымпреобразователем, интерполятором идифференциаторомдетектор абсолютной величины соединен с входом первого нуль-детектора, выход которогоподключен к одному, а выход второго нуль-детектора к другому входусхемы И, соединенной выходом с управляющим входом ключа, информационный вход которого через усилительограничитель подключен к блоку преобразователя выходной частоты постоянной амплитуды генератора, а выходсовместно с выходом преобразователянапряжение - частота к входу счетчика, поразрядно соединенного с цифро-аналоговым преобразователем, соединенным выходом через интерполятор свходом блока развертки частоты генератора, выход этого блока.подключен к второму входу перемножителя,а дифференциатор подключен входомк выходу записи второго фильтра, авыходом - к входу второго нуль-детектора.На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - передаточная характеристика фазового детектора " на фиг. 3 - передаточная характеристика преобразователя напряжение - частота на фиг. 4 - фазочастотная характеристика колебательной системы.Устройство для виброиспытаний содержит генератор 1 с блоками компрессии, разверткичастоты и преобразователя выходной частоты постоянной амплитуды, подключенные к нему управляющими входами два гетеродинных сопровождающих фильтра 2 и 3, привод самописца 4 и через усилитель 5 1 1097902 2Изобретение относится к виброиспытательной технике, преимущественнодля испытаний изделий на обнаружениерезонансных частот.Известно устройство для ограни 5чения уровня вибрации, содержащеевибропреобразователь, установленныйна платформе вибростенда, усилитель,источник регулируемого опорного напряжения, блок сравнения и блок регулирования, ограничивающий вибрациюплатформы вибростенда по минимальному уровню 13.Недостатком данного устройства является отсутствие оптимального уп.равления скоростью развертки частоты при снятии амплитудно-частотнойхарактеристики (АЧХ) иэделия.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для виброиспыта Оний, содержащее генератор с блокамикомпрессии развертки частоты и преобразователем выходной частоты постоянной амплитуды, подключенные кнему управляющими входами два гетеродинных сопровождающих фильтра, привод самописца и через усилитель мощности - вибратор, два вибропреобразователя, размещаемые на вибратореи.испытуемом изделии, первый иэ нихчерез первый согласующий усилительподключен к информационному входупервого фильтра, выход которого соединен с блоком компрессии генератора, второй вибропреобразовательчерез второй согласующий усилительподключен к информационному входувторого фильтра, выход которого соединен с информационным входом самописца 1 2 .40Недостатком известного устройстваявляется отсутствие оптимальногоуправления скоростью развертки час. тоты при снятии АЧХ изделия.Цель изобретения - повышение точ 45ности и производительности виброиспытаний.Поставленная цель достигается тем,что устройство для виброиспытаний,- содержащее генератор с блоками компрессии, развертки частоты и преобразователем .выходной частоты постоянной амплитуды, подключенные к нему управляющими входами два гетеродинных сопровождающих фильтра, привод самописца и через усилительмощности - вибратор, два вибропреобразователя, размещаемые на вибрато- .ре и испытуемом иэделии, первый из15 40 3 1097мощности - вибратор 6, два вибропреобразователя 7 и 8, размещаемые навибраторе 6 и испытуемом изделии 9,первый из которых через первый согласующий усилитель 10 подключен кинформационному входу первого фильтра 2, выход которого соединен с блоком компрессии генератора 1, второйвибропреобразователь 8 через второйсогласующий усилитель 11 подключенк информационному входу второгофильтра 3, выход которого соединенс информационным входом самописца4, подключенный входами к единичнымвыходам фильтров 2 и 3 фазовый детектор 12, соединенный выходом черездетектор 13 абсолютной величины,выполненный на операционном усилителе, с одним входом аналоговогоперемножителя 14, например 525 ПС 1, ивходом первого нуль-детектора 15,выполненного также на базе операционного усилителя, выход которогоподключен к одному, а выход второгонуль-детектора 16 к другому входусхемы 17 И, соединенной выходом суправляющим входом ключа 18, выполненного в виде полевого транзистора, информационный вход которогочерез усилитель-ограничитель 19, вы 30полненный на базе операционного усилителя, подключен к блоку преобразователя выходной частоты постояннойамплитуды генератора 1, а выход совместно с выходом преобразователя 20напряжение - частота - к входу счетчика 21, поразрядно соединенного сцифра-аналоговым преобразователем.22,например 572 ПА 1 В, который в своюочередь соединен выходом через интерполятор 23, выполненный на базеаналогового интегратора, с входомблока развертки частоты генератора1, а выход последнего подключен квторому входу перемножителя 14,при этом дифференциатор 24, выполненный на операционном усилителе,подключен входом к выходу записифильтра 3, а выходом - к входу второго нуль-детектора 16.Устройство работает следующим образом.Электрический сигнал с выхода генератора 1 после усилителя 5 мощности преобразуется вибратором 6 вмеханические колебания платформы 55вибростенда, амплитуда которых стабилизируется за счет цепи компрессииобразованной первым вибропреобразо 902 4вателем 7, установленным на платформе вибростенда в месте крепления испытуемого изделия 9, первым согласующим усилителем 1 О и первым гетеродинным сопровождающим фильтром 2, перестраиваемым по сигналу генератора 1 совместно с вторым гетеродинным сопровождающим фильтром 3 с целью селекции основной гармоники вибрации при развертке частоты по диапазону качания. Установленный на испытуемом изделии 9 второй вибропреобразователь 8 вырабатывает сигнал отклика изделия на приложенные механические колебания и после второго согласующего усилителя 11 и второго гетеродинного сопровождающего фильтра 3 регистрируется самописцем 4 с приводом движения бумаги от управляющего генератора 1. Одновременно фазовый детектор 12 преобразует величину фазового сдвига колебаний вибратора 6 и отклика изделия 9 в соответствующий уровень сигнала, который после преобразования детектором 13 абсолютной величины к однополярному виду поступает на один вход аналогового перемножителя 14. Если значение сигнала на первом входе перемножителя 14 при максимальном фазовом рассогласовании с учетом пропорциональности задать равным единице, то в области АЧХ, далекой от резонансной, величина сигнала на выходе перемножителя 14 будет определяться состоянием его второго входа. На этот вход поступает сигнал с выхода блока развертки частоты генератора 1, пропорциональный частоте его выходного сигнала. Этот сигнал преобразуется в импульсы соответствующей частоты преобразователем 20 и вызывает прирост состояния счетчика 21, который, после цифро-аналогового преобразования в блоке 22 и интерполирования с целью предупреждения скачков частоты в блоке 23, поступает на вход блока развертки частоты генератора 1, вызывая соответствующий прирост частоты его выходного сигнала, При этом величина этого прироста (скорость развертки по частоте) выбирается максимальной для применяемой виброиспытательной системы. Увеличение скорости развертки с ростом частоты виб-, рации определяется увеличением выходной частоты преобразователя 20 и соответствующим уменьшением време1097902 5ни затухания переходных процессов в механической системе. В это время ключ 18 закрыт потенциалом с выхода схемы 17 И и импульсы, сформированные усилителем"ограничителем 19, не проходят на вход счетчика 21 (его состояние изменяется только импульсами с выхода преобразователя 20),При подходе к резонансной области АЧХ Фазовый детектор 12 отслеживает уменьшение отклонения фазового рассогласования от 90, потенциал его выхода снижается, что вызывает по второму входу уменьшение выходного сигнала перемножителя 14 и соответ- ь ствующее уменьшение выходной частоты преобразователя 20. Скорость развертки по частоте генератора 1 падает в соответствии с Фазочастотной характеристикой до тех пор, пока сдвиг Фаз не примет значение 90 , что соответствует моменту резонанса в изделии. При этом нулевой потенциал на выходе Фазового детектора 12, поступая на вход перемножителя 14, уста навливает потенциал его выхода в нуль, что вызывает прекращение формирования выходных импульсов преобразователя 20, Процесс развертки по частоте останавливается на частоте резонанса на время установления ко" лебаний, связанное с затуханием переходных процессов в механической системе. Нуль-детектор 15 формирует сигналпо одному входу схемы 17 И,35 бднако состояние ее выхода не меняется в связи с отсутствием сигнала нуль-детектора 16 на вФором ее входе. 0 моменте установления колебаний на резонансной частоте можно судить по прекращению роста уровня отклика, регистрируемому на выходе записи гетеродинного сопровождающего фильтра 3 дифференциатором 24, который Формирует в этом случае ну 45 левой выходной потенциал. При этом . нуль-детектор 1 б Формирует разрешающий уровень на втором входе, атак как на первом входе такой уровеньуже присутствует, то с выхода50схемы 17 И этот уровень, поступая на управляющий вход ключа 18, разрешает прохождение импульсов на вход счетчика 21, тем самым обеспечивая уход выходной частоты генератора 1 с резонансного значения, причем со скоростью, пропорциональной текущему значению частоты вибрации. Величина скорости определяется точностью цепочки: фазовый детектор 12 - детектор 13 абсолютной величины - нуль-детектор 15, по сигналу которой схема 17 И возвращается в исходное состояние и дальнейший процесс развертки осуществляется с возрастающей скоростью в соответствии с описанным алгоритмом Функционирования устройства.В качестве базового устройства выбрана виброиспытательная система ВЗДС.Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повысить точность проводимых в процессе виброиспытаний измерений, так как точно фиксируется резонансная частота испытуемого изделия, а измерение параметров изделия в резонансе осуществляется непосредственно на резонансной частоте, а не на участке диапазона, что имеет место при непрерывной развертке частоты в базовом устройстве, и после установления колебаний изделия в резонансе, что исключает погрешность, связанную с наложением переходного вибропроцессора на основной. Кроме того, использование устройства позволяет сократить продолжительность виброиспытаний за счет того, что развертка на участках АЧХ, далеких от резонансных, осуществляется с максимальной скоростью, а фиксация на резонансной частоте производится только на время затухания переходных.процессов, определяемое параметрами изделия, и не поддающееся априорному заданию, т.е, осуществляется оптимальное управление скоростью развертки частоты, Все это исключает излишнее накопление в изделии усталостных явлений, вызванных внешним вибрационным воздействием на него в процессе виброиспытаний.1097902 х Долговлевич оставитель ехред Ж.Ка Петро дакт Заказ 4198/ и Патент Филиа жгород, ул. Проектная,Тираж 823 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 13035, Москва, Ж"35, Раушск