Устройство для виброиспытаний

(71) Харьковский ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт радиозлроники им. акад. М. К. Янгеля(56) Гетманов А. Г. и др. Автоматческое управление вибрационными ипытаниями, М.: Энергия, 1978, с. кто Голе 59,Авторское свидУ 1097902, кл. 0(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОИСПЫТАНИЙ(57) Изобретение относится к техвибрационных испытаний изделий ипредназначено преимущественно дл етельство СССР01 М 7/00, 1982. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС пО делАм изОБРетений и ОтнРытОБРЕТЕНИЯЕЛЬСТВУ ределения резонансных частот и регистрации амплитудно-частотных характеристик динамически слоаных иэделий.Целью изобретения является повыюениеточности виброиспытаний динамическислоаных изделий. Эта цель достигаетн- ся с помощью новой системы управленияскоростью развертки частоты возбуадения, содераащей М виброизмерительныхпреобразователей, установленных вразличных точках изделия, средства5- измерения фазового сдвига меаду вибрациями подвнаной части вибровозбудителя и изделия в точках контроляи блоки, реализующие циклическийопрос виброизмерительных преобразователей и включающие в цепь управлецике ния тот виброиэмерительный канал, вкотором 4 аэовый сдвиг блиае к А /2.1 1244511 зобретение относится к испытательной технике, а именно к устройст вам для виброиспытаний, и может быть использовано преимущественно при определений резонансных частот и регистрации амплитудно-частотных характеристик динамически сложных изделий.Цель изобретения - повышение точности виброиспытания динамически 1 О сложных иэделий,с помощью новой системы управления скоростью развертки частоты возбуждения, содержащей Б виброизмерительных преобразователей, установленных в различных точках из делия, средства измерения фазового сдвига между вибрациями подвижной части вибровозбудителя и иэделия в точках контроля и блоки, реализующие циклический опрос виброиэмерительных 2 О преобразователей и включающие в цепь управления тот виброизмерительный канал, в котором фазовый сдвиг ближе к а/2.На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для виброиспытаний.Устройство для виброиспытаний содержит генератор 1 с блоками компрес" сии, развертки частоть 1 и преобразоваза телем выходной частоты (эти блоки не показаны), подключенные к последнему управляющими входами первый и второй сопровождающие фильтры 2 и 3 и привод самописца 4, соединенный с выхо дом генератора 1 через усилитель 5 мощности, вибровозбудитель .6, виброизмерительные преобразователи 7 и 8, установленные на подвижной части вибровозбудителя 6 и испытуемом изделии 4 О 9. Виброизмерительный преобразователь 7 через согласующий усилитель 10 и сопровождающий фильтр 2 соединен с управляющим входом блока компрессии генератора 1. Система управления. ско ростью развертки частоты включает последовательно соединенные первый фазовый детектор. 11, входы которого соединены с выходами сопровождающих фильтров 2 и 3, детектор 12 абсолют О ной величины, аналоговый перемножитель 13, второй вход которого соединен с выходом блока развертки частоты генератора 1, первый нуль-детектор 14, подключенный входом к выходу де тектора 12 абсолютной величины, второй нуль-детектор 15, элемент 16 И, входы которого подключены к выходам 29 2нуль-детекторов 14 и 15, ключ 17,управляющий вход которого соединенс выходом элемента 16 И, а информационный вход через усилитель-ограничитель 18 - с преобразователем выходнойчастоты генератора 1, преобразователь19 напряжение - частота, подключенный входом к выходу аналогового перемножителя 13, счетчик 20, входы которого подключены к выходам преобразователя 19 и ключа 17, а выход - квходам цифроаналогового преобразователя 21 (ЦАП) интерполятор 22, выходом соединенный с управляющим входомблока развертки частоты генератора 1,дифференциатор 23; подключенный квыходу второго сопровождающего фильтра 3, а выходом - к входу второгонуль-детектора 15. Устройство содержит также первый и второй аналоговыекоммутаторы 24 и 25, входы которыхсоединены через согласующие усилители26 с выходами И виброизмерительныхпреобразователей 8, а выходы соединены с информационными входами соответственно второго и третьего сопровождающих фильтров 3 и 27, мультиплексор 28, регистр 29, дешифратор 30 йтаймер 31. Управляющий вход аналогового коммутатора 24 совместно с управляющим входом мультиплексора 28норазрядно соединен с выходом регистра 29. Управляющий вход аналогового коммутатора 25 совместно с информационным входом регистра 29 пораз- .рядно соединен с выходом дешифратора30, подключенного. входом к таймеру31. Выход второго сопровождающегофильтра 3 через мультиплексор 28 соединен с информационным входом самописца 4, а выход третьего сопровождающего фильтра 27 через последовательно соединенные второй фазовыйдетектор 32, второй вход которогосоединен с выходом первого сопровождающего фильтра 2, и второй детектор33 абсолютной величины соединен свходом блока 34 сравнения. Второйвход последнего соединен с выходомпервого детектора 12 абсолютнойвеличины, а выход - с управляющимвходом регистра 29. Устройство работает следующим образом,,Электрический сигнал с выхода генератора 1 после усилителя 5 мощности преобразуется вибровозбудителем 6 в механические колебания его подвижнойчасти, амплитуда которых стабилизиру ется за счет цепи обратной связи, образованной виброизмерительным преобразователем 7, согласующим усилителем 10 и первым сопровождающим фильтром 2, перестраиваемым по сигналу генератора 1.совместно с вторым сопровождающим фильтром 3 с целью селекции основной гармоники вибрации при развертке частоты по диапазону качания. Установленные на испытуемом изделии 9 виброизмерительные преобразователи 8 вырабатывают сигналы его отклика на механические колебания, которые (сигналы) после согласующего усилителя 26 одновременно поступают на соответствующие входы аналоговых коммутаторов 24 и 25. Состояние .коммутатора 24 наряду с состоянием мультиплексора 28 определяется содержимым регистра 29, в котором записан номер канала, где аболютная величина "разности фазового сдвига и л/2 минимальна Коммутатор 25 циклически управляется дешифратором 30 с частотой таймера 31При включении коммутатором 24 канала сигнал с соответствующего согласующего усилителя 26 посту" пает через сопровождающий фильтр 3 на информационный вход мультиплексора 28, и в соответствующем канале самописца 4 с приводом движения бумаги от генератора 1 регистрируется величина отклика изделия в Я-й точке на приложенные механические колебания. Одновременно фазовый детектор 11 преобразует величину фазового сдвига колебаний вибровозбудителя 6 и отклика изделия 9 в соответствующий , уровень сигнала, который после пре образования детектором 12 к однополярному виду поступает на один вход перемножителя 13. Если значение сигнала на первом входе перемножителя 13 при максимальном фазовомрассогласовании с учетом пропорциональности задать равным единице, то в области АЧХ, далекой от резонансной,величина сигнала на выходе перемножителя 13 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 19 и вызывает прирост состояния счетчика 20, который. после цифроаналогового преобразования в блоке 21 и интерполирования с целью предупреждения скачков частоты в блоке 22 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 1 О максимальной для применяемой виброиспытательной системы. Увеличение, скорости с ростом частоты вибрации определяется увеличением выходной частота преобразователя 9 и соответ ствующим уменьшением времени затухания переходных процессов в механической системе. В это время ключ 17 закрыт. потенциалом с выхода элемента 16 И и импульсы, сформированные уси- гО лителем-ограничителем 18, не проходят на вход счетчика 20. При подходе к резонансной областиАЧХ фазовый детектор 11 отслеживаетуменьшение отклонения фазового рассогласования от 90 , потенциал еговыхода снижается, что вызывает повторому входу уменьшение выходногосигнала перемножителя 13 и соответствующее уменьшение выходной частотыпреобразователя 19. Скорость разверт.ки по частоте генератора 1 падает всоответствии с фазочастотной характеристикой до тех пор, пока сдвигф фаз не примет значение 90, что соот"ветствует моменту резонанса в изделии. При этом нулевой потенциал навыходе фазового детектора 1, поступая на вход перемножителя 13, уста-,навливает потенциал его выхода в 41 нуль, что вызывает прекращение формирования выходных импульсов преобразователем 19, Процесс развертки почастоте останавливается на частотерезонанса на время установления коле баний, связанное с затуханием переходных процессов в механической системе. Нуль-детектор 14 формируетсигнал по одному входу элемента 16 И.Однако состояние выхода последнего 50 не меняется в связи с отсутствиемсигнала нуль-детектора 15 на второмвходе. О моменте установления колебаний на резонансной частоте и значениирезонансной частоты можно судить по 55 прекращению роста уровня отклика, регистрируемому по выходе записи ге-: теродинного сопровождающего фильтра3 в соответствующем канале самописца, случае, нулевой выходной потенциал,При этом нуль-детектор 15 формируетразрешающий уровень на втором входеэлемента 16 И, и с его выхода этотуровень, поступая на управляющий входключа 17, разрешает прохоздение импульсов на вход счетчика 20, тем самым обеспечивая уход выходной частоты 1 Огенератора 1 с резонансного значениясо скоростью, пропорциональной текущему значению частоты вибрации. Дальнейший процесс развертки осуществляется с возростающей скоростью в соот" ветствии с описанным алгоритмом функционирования устройства. Одновременно циклически управляемый с дешифратора 30 коммутатор 25 последовательно через согласующие усилители 26 20подключает виброизмерительные преоб-,разователи 8 на вход гетеродинногосопровождающего фильтра 27. ФазовыйДетектор 32 преобразует величину фазового сдвига колебаний вибровозбудителя 6 и отклика иэделия 9 в точкахв соответствующие уровни сигналов,которые после. преобразования детектором 33 абсолютной величины к однополярному виду поступают на один вход ЗОблока 34 сравнения, в то время какна другом его входе присутствует сигнал с детектора 13 абсолютной величины, который пропорционален абсолютной.величине разности ю /2, и,фазового 35сдвига вынужденных колебаний изделия9 в укаэанной выше точке. Если сигналс детектора 33 не больше, чем с де "тектора 12, то на выходе блока 34сравнения появляется импульс, посту Опающий на управляющий вход регистра29 и разрешающий перезапись в нем нового номера канала управления, кодкоторого присутствует на информационном входе регистра 29, После переключения коммутатора 24 канал управления устройства функционирует какописано выше,формула иэобретения 5 О Устройство для виброиспытаний, содержащее задающий генератор с блоками компрессии, развертки частоты и преобразователем выходной частоты, Б подключенные к последнему управляющими входами сопровождающие фильтры и привод самописца, соединенный с выходом генератора через усилительмощности вибровозбудитель, виброизме рительные преобразователи, установленные на подвижной части вкбровозбудителя и испытуемом изделии, причем первый виброиэмерительный преобразователь через первые согласующий усилитель и сопровождающий фильтр со"1 единен с управляющим входом блокакомпрессии, и систему управленияскоростью развертки частоты, включающую последовательно соединенные фазовый детектор, входы которого соединены с выходами первого и второгосопровождающих фильтров, детекторабсолютной величины, аналоговый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом блока развертки частоты, первый нуль-детектор, вход. которого подключен к выходу детектора абсолютной величины, второй1нуль-детектор, элемент И, входы которого подключены к выходам нуль-детек. торов, ключ, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И, а информационный вход через усили-., тель-ограничитель - с преобразователем выходной частоты, последовательно соединенные преобразователь напряжение - частота, вход которого подключен к выходу аналогового перемножителя, счетчик, подключенный управляющим входом к выходу ключа, цифроаналоговый преобразователь и интерполятор, выход которого соединен с управляющим входом блока развертки частоты, и дифференциатор, вход которого подключен к выходу . второго сопровождающего фильтра, а выход - к входу второго нуль-детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности виброиспытаний динамически сложных иэделий, оно снабжено первым и вторым аналоговыми коммутаторами, мультиплексором, регистром, дешифратором, .таймером, третьим сопровождающим фильтром, вторым фаэовым детектором, ,вторым детектором абсолютной величины и блоком сравнения, причем ин формационные входы каждого аналогового коммутатора соединены через согласующие усилители с выходами Б виброизмерительных преобразователей, установленных на испытуемом иэделии, выходы первого и второго аналоговых коммутаторов соединены с информационТираж 778 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 3035, Москва, Ж, Раушск4 Заказ 39 Подписноемитета СССРткрытийя наб , д. Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое предпрнятие, г. Ужгор 7 12 ными входами соответственно второго и третьего сопровождающих фильтров, управляющий вход первого аналогового коммутатора совместно с управляющим входом мультиплексора поразрядно соединен с выходом регистра, управляющий вход второго аналогового коммутатора совместно с информационным входом регистра порядно соединен с выходом дешифратора, подключенного входом к таймеру, выход второго сопровождающего фипьтра через мультиплек 44529 8сор соединен с информационным входом самописца, а выход третьего сопровождающего фильтра через последовательно соединенные второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого сопровождающего фильтра, и второй детектор абсолютной величины соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен 1 О с выходом первого детектора абсолютной величины, а выход - с управляющим входом регистра.