Устройство для управления виброиспытаниями

(50 4 С 05 Э 19/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ образования Фурье (БПФ), компаратор,спецвычислитель обратного БПФ, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП),перемножающий ЦАП, усилитель мощности и вибростенд, Кроме того, перемножающий ЦАП включен в цепь обратной связи ОУ, цифровые входы ЦАПобъединены и подключены к информационным шинам постоянного запоминающего устройства (11 ЗУ), адресныешины которого соединены с выходомсчетчика адреса, вход которого черезпрограммируемый делитель частоты иэлемент И соединен с выходом генератора тактовых импульсов (ГТИ, авыход переноса счетчика адреса соеди- Жнен с К-входом КБ-триггера, выходкоторого подключен к второму входуэлемента И, а 8-вход КЯ-триггерачерез второй программируемый делитель частоты соединен с выходом ГТИ.Устройство генерирует случайный широкополосный вибропроцесс ослабленного уровня на минус 30 дБ, автома-,.тически корректирует неравномерность ,амплитудно-частотной характеристики,а затем значительно увеличивает уровень вибрации во времени по закону,определяемому цифровой информацией,ф 3занесенной в ПЗУ. При этом длительность виброударного импульса и частота повторения импульсов задаетсяпрограммируемыми делителями частоты.2 ил. :Ь"Зарубежная радиоэлектроника",У 9, 1975, с. 73-86, рис, 7,8.Черепов В.Ф. и др, Опыт разработки аппаратуры для автоматизации испытаний на механические воздействия,Л., 1982,Авторское свидетельство СССРВ 813265, кл, С 01 К 19/00, 1979,Патент США - 3710082кл. 235-151, опублик, 1973,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВИБРОИСПЫТАНИЯМИ(57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности,к устройствам для вибрационных испытаний,Цель изобретения - расширение области применения систем за счет обеспечения испытаний на виброударныевоздействия. Устройство содержитпоследовательно соединенные вибростенд, датчик, согласующий усилитель, операционный усилитель (ОУ),аналого-циФровой преобразователь(АЦП, спецвычислитель быстрого пре 1267377В процессе работы аналоговый элек" трический сигнал с датчика с помощью аналого-цифрового преобразователя преобразуется в цифровой код и поступает на вход ЭВМ общего назначения, которая производит передачу цифровой информации, по которому в спецвычислителе быстрого вычисления Фурье вычисляется спектр по известному алгоритмуИ"Г "фФЛ(11) 5 О И=ехр (2 Б)где Х(Е) " отсчеты периодической функции в 1 с-е моменты времени; Х(п) " спектр периодической функции. Изобретение относится к испытательной технике, а именно к цифровым системам управления виброиспытаниями, генерирующим особый класс не стационарных вибрационных процессов, который принято называть внброударом, характеризующийся значительной интенсивностью колебаний по сравнению с остальнымвибрационным фоном для данного участка измерений и небольшой длительностью.Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет создания нестационарных вибраций типа виброудар.На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для управления виброиспытаниями, на фиг. 2 - дула- грамма его работы.Устройство состоит из вибростенда 1 с установленным на нем датчиком 2, согласующего усилителя 3, операционного усилителя 4, первого перемножающего цифроаналогового преобразователя 5, аналого-цифрового преобразователя Ь, спецвычислителя 7 быстрого преобразования Фурье, компаратора 8, спецвычислителя 9 обратного быстрого преобразования Фурье, цифроаналогового преобразователя 10, второго перемножающего цифроаналогового преобразователя 11, усилителя 12 мощности, генератора 13 тактовых импульсов, элемента И 14, первого 15 и второго 16 программируемых делителей, счетчика адреса 17, КЯ-триггера 18, постоянного запоми нающего устройства 19 и резистора 20.Спектральная плотность ускоренияили энергетический спектр, вычисляется по формулеР (и) =Х(п)Х (п) =(Х), (2)Вычисленные значения спектральнойплотности ускорения сравниваются сзаданным опорным спектром, и управление спектральной плоскостью уско рения осуществляется по следующемуалгоритму где К(п) - опорное значение СПУ назаданной спектральной линии;Р (п) - действительное значениеСПУ, полученное в результате 1 свычисления СПУ;1 к(п) - результирующий коэффициент управления, полученный на операции вычисле ния.Значения управляющих коэффициентов передаются в спецвычислителе обратного быстрого преобразования Фурье, где вычисляется новая временная реализация по алгоритму 30М Х(1 ) =;Г Х(п)1 (4)с 0 Устройство работает следующим образом.35 . бык РЭ ьк кгде П - напряжение на аналоговомВквходе;- масштаб выходного сигнала,определяемый кодом Э, поступающим с запоминающего устройства 19, ОсМ0,999,Напряжение же на выходе операционного усилителя 4 будет 55 При включении устройства счетчикадреса 17 обнуляется, на выходе КБтриггера 18 устанавливается логическая единица. На выходе запоминающего устройства 19 при обнуленном счетчике адреса записан минимальныйкод, обеспечивающий ослабление сигнала на выходе перемножающего цифроаналогового преобразователя 11 на 4530-40 дБ по сравнению с максимальным значением виброударного процесса, При этом напряжение на выходе перемножающего цифроаналогового преобразователя 11 определяется:3Пв 2Пи 1267377 0 т,е, операционный усилитель имеетусиление в 30-40 дБ.5 Таким образом, сгенерированныйцифровой широкополосный процесс вспецвычислителе 9 преобразуется ваналоговый сигнал цифроаналоговогопреобразователя 10 и поступает нааналоговый вход перемножающего цифроаналогового преобразователя 11, Ослабленный на 30-40 дБ сигнал, какуказывалось выше, поступает черезусилитель мощности 2 на катушку воз, буждения электродинамического вибростенда 1, На вибростенде 1 возбуждаются механические случайные колебания. Механические колебания стенда1 преобразуются датчиком 2 в электрический сигнал и через согласующийусилитель 3 и резистор 20 он поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 4 в цепь обратнойсвязи которого включен перемножающии25цифроаналоговый преобразователь 5.Как отмечалось выше, в начальный момент усиление усилителя 4 велико и. составляет 30-40 дБ. Сигнал с усилителя 4 поступает на аналого-цифровойпреобразователь 6, преобразуется вцифровой вид и поступает на спецвычислитель 7 быстрого преобразованияФурье БПФ, где происходит анализвычисление спектральной плотности 35ускорения по алгоритмуи (2),Вычисленные значения спектральнойплотности ускорения по каждой спектральнойлинии поступают в компаратор 8, где вырабатываются управляющие коэффициенты в соответствии салгоритмом 3, Значения управляющихкоэффициентов поступают на спецвычислитель 9, с выхода которого генерируется по алгоритму (2) и (3) скорректированная по результатам анализа временная последовательность.Эта цифровая последовательность поступает в преобразователь 10, где ипреобразуется в аналоговый сигнал,поступающий на возбуждение вибростенда. Таким образом, за счет обратной связи на вибростенде формиру-.ется широкополосный случайный сигнал с заданным спектральным составомочень низкого уровня, ослабленный на30-40 дБ по сравнению с максимальнымзначением виброудара,4Так как на выходе КБ-триггера 18 в исходном состоянии находится логическая единица, то тактовые импульсы с генератора 13 через элемент И 14 и программируемый делитель 15 поступают на счетчик адреса 17. Возрастающая кодовая последовательность со счетчика 17 поступает на адресные шины запоминающего устройства 19, где записана в цифровом виде желаемая форма виброударного процесса, например трапеция или треугольник. Считываемые коды запоминающего устройства 19 поступают на цифровые входы перемножающих цифроаналоговых преобразователей 11 и 5. При этом напряжение на выходе перемножающего цифроаналогового преобразователя 11 возрастает, а усиление операционного усилителя 4, и цепь обратной связи которого включен перемножающий цифроаналоговый преобразователь 5, падает обратно пропорционально коду О, Таким образом, на стенде генерируется виброударный процесс сформой, записанной в запоминающем устройстве 19, Так как произведение коэффициентов передачи перемножающего цифроаналогового преобразователя 11 и операционного усилителя 4, в цепи обратной связи которого включен перемножающий цифроаналоговый преобразователь 5, остается неизменным в процессе формирования виброударного процесса, то замкнутая система, включающая в себя блоки 6-8, осуществляющие анализ и сравнение спектрального наполнения виброудара, работают при одном и том же уровне сигнала. Таким образом, несмотря на то, что на стенде генерируется нестационарный (виброударный) процесс, устройство работает при неизменном уровне сигнала и поддерживает заданный спектральный состав виброудара. Как только счетчик адреса 17 переполнится, импульс переноса установит выход триггера 18 в нуль,и элемент И 14 перестанет пропускать счетные импульсы на счетчик адреса 17. Элемент И 14 вновь откроется по истечении времени, определяемого программируемым делителем 16, который устанавливает (задает) частоту виброударов. Программируемый делитель частоты.15 задает длительность виброударного процесса, 5 1Таким образом, устройство управ- ,ения виброиспытаниями наряду с генерированием широкополосного случайного вибропроцесса позволяет производить и испытания на виброударныенагрузки с заданной спектральнойплотностью ускорения.Формула и э о б р е т е н и яУстройство для управления виброиспытаниями, содержащее последовательно соединенные усилитель мощности, вибростенд, датчик, согласующий усилитель, а также последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, спецвычислитель быстрого преобразования Фурье, компаратор, второй вход которого соецинен с выходом эадатчика сигналовопорного спектра, второй спецвычислитель обратного быстрого преобра" зованйя Фурье и цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения устройства эа счет обеспечения испытаний на виброудар, оно содержит операционный усилитель, два перемножающих цифроаналоговых преобразователя, постоянное запоминающее устройство, счетчик ад 267377 Ьреса, два программируемых делителячастоты, генератор тактовых импульсов, КЯ-триггер и элемент И, приэтом первый перемножающий цифроаналоговый преобразователь включенв цепь обратной связи операционногоусилителя, который входом подключенчерез резистор к выходу согласующего усилителя, а выходом - к входу 1 О аналого-цифрового преобразователя,второй перемножающий цифроаналого -выйпреобразователь включен междуцифроаналоговым преобразователеми усилителем мощности, цифровые вхо ды перемножающих цифроаналоговыхпреобразователей объединены и подсоединены к информационным шинампостоянного запоминающего устройства, а адресные шины постоянного за поминающего устройства соединены свыходом счетчика адреса, вход которого через первый программируемыйделитель частоты и элемент И подсоединен к выходу генератора такто вых импульсов, а выход переноса счетчика адреса соединен с К-входом КБтриггера, выход которого подключенк второму входу элемента И, а 8-входКБ-триггера через второй программи руемый делитель частоты подсоединенк выходу генератора тактовых импульсов.1267377 4 у Щ 4 Р/7 Составитель Л.ПтенРедактор В.Ковтун Техред А.Кравчук тор И.Муска Заказ 5773/45 исноССР комитет открытикая наб,4/ Производственно-полиграфическое предприятие, гУжгород, ул. Проектная,ВНИИПИ по д 35, М