Способ испытания изделий на случайную вибрацию и многоканальное устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1191 01 М 7 00 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕЛЬСТВУ А 8 ТОРСКО воспроизведения взаимнои спектральнои плотности векторных вибропроцессов на выходе изделия с перекрестными связями. Сигнал генератора 1 белого шума проходит режекторные фильтры 4, 5, суммируется с гармоническим сигналом, поступающим от генератора 7, и подается на компонентный сумматор 9, на выходе которого формируется входной сигнал изделия 21 первой компоненты с требуемой спектральной плотностью. Выходной сигнал общего канального сумматора 16 поступает на компонентный сумматор 20, на выходе которого формируется входной сигнал изделия 21 второй компоненты с требуемой спектральной плотностью. Измеряемые датчиками 22, 23 ускорения вибросигналы первой и второй компоненты поступают на спектроанализаторы 24, 25, 26, 27 каждой компоненты. Полосы пропускания анализаторов меньше полос пропускания режекторных фильтров, вследствие чего каждый спектроанализатор выделяет только детерминированную гармоническую составляющую, в результате отпадает необходимость в осреднении шумового сигнала 2 с. п. ф-лы, 2 ил. А. Кл им антов, ич, енко ССС 1984 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство1093934, кл. б 01 М 7/00,(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИ НА СЛУЧАЙНУЮ ВИБРАЦИ КАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике автоматизации управления спектральными характеристиками вибровоздействия и может быть использовано в различных отраслях промышленности, выпускающих изделия, подверженные воздействию вибраций в процессе эксплуатации. Цель изобретения расширение класса испытуемых изделий и повышение качес ва виброиспытаний, - достигается путем принципиальной возможности 1395969 А 113) 5) 6 3 1ИЗОРСТ(мнн ОТЦОСЦТС 53 К Г(Х 3 ц Кс)Ц Г- с)Т 3 с 111111 1 Р с 1 В 3(.1 И Я С 1(. К Г) с),333 3 3 Х )1 - РактсистпксМ) ВЦ 6 РОВОЗЛИСТВИ 51 И) Ы Т Ъ И С Ц О,3 Ь 3 0 В а Н 0 Вс 1 3, 13 1 Ц Ь 1 Х 0 Т Р с 1 С Г 53 Х Ц ) 0 М 11 Ц 151 С Ц ЦС 1 Ц, В 1 Ц 1 С 3( с 1 О ЦЦЦ,.С, 1 И 53, Ц В)3(СЦЦЬГ ВЗ,(Ц(.ТВЦК) ВЦ 6)сИИ В ЦР (.С(.(. 110)Мс 1,Ь 301 ЭКС 31,1)г с 1 Гс 1111131.11(.,1 Ь ЦЗ 06 Р 1(.Ц И 5 )с С И 1 Р(.Ц 33(. К)1)11 3 Сп Ь 1 СМ Ь Х ИЗЛСГ 13 и И ЦВЬ 1 ЦСЦЦ Кс)Ч( ГВ 1 Виброиспытаний за счет возможности восризведения взаимной спектральной плот СТЦ ВК Г)ИЫХ ВЦОРОЦ 1)Ц(ССВ Цс ВЫЛС изделия с перекрестными связямц..а фиг. 1 изображена структу)ная 3,хема многоканального устройства Лля осу Гествлеция предлагаемого способа; наиг. 2 эпюры напряжений и цсратора белого шума, формируоцего фильтра, первого и второго режекторцых фильтров, умматоров первой и второй компонент, об(цего Лля каналов сумматора Вторц комЬое 3 ты.Мцогоканагьцое устройство включает в ебя общие для всех каналов генераторы 12 белого шума, выходы кажлого цз коорых подключены к входам параллельно оединснцых по входам и выялам частотых каналов прямой цепи замкнутй сисемы. Каждый такой канал первой компоненты содержит последователью соеди 3 енньс формирующий фильтр 3, режекторйые фильтры 4 и 5, канальный сумма гор 6, К вто)мУ ВхОЛУ коРОГО НОЛк,Очсц хол сцсратора 7 гармоцичсскг сцгцала,к выходу - вход регулятора 8 соб(твс 3 цой спектральной пгОтцос и, подсос,а)гениого своим высоси)г и вгг)ггу абщсго , ля всех каналов компонентного сумматоа 9. Такой же канал второй компоненты (одержит последовательно соединенные форсирующий фильтр 10, режекторцыс фильтры 1 и 12, канальный сумматор 13, к второму ВХОДУ КОТО)ОГО ЦОЛК, 3 ОЧЕН ВЬХОЛ ЛОНО г Н дельногоо генератора 14 гармонического сиг)ала, первое звено 15 с регулируемьм коэффициентом передачи, общий канальный ,умматор 16, второй вход которого под,осдинен к второму звену 17 с регулируемым коэффициентом передачи, соединенному своим входом с выходом каца,ьного сумматора 6, управляемый фазовращатель 18 и регулятор 19 собственной спектральной плотности, выход которого подсоелинсн к входу общего для всех каналов комюцецтного сумматора 20. Выходы компонентных сумхаторов 9 и 20 соединены с входами изделия 21 по первой и второй компоненте соответственно, а выходы изделия 21 по первой и второй компоненте через датчики 22 и 23 ускорения подключены к параллельно соединенным для всех каналов каждой компоненты входам основных 24 и 26 и вспомогательных 25 и 27 спектроанализаторов. Выходы основных спектроанализаторов 24 и 26 подсоединены к информационным входам регуляторов 8 и 19( ГВ( ННЫХ 13(ГР;Ь,Ц Х ЦЛГс. 1 31,;1 Г;К /К ср. ) 1 рс) ВГ 51 м Ь с 15 И) 13,);11;11.,131 2 ц 2) к црвь 1)1 Вх)л;1)1 цжц 1, ц)цьх 651 КВ 30 3)3. К В Гор 1)1 )х.1;1 м 31К 1- тлшых блкВ 33 и 30 ц,клкч цы 3 ц. фсЗцьС ВЬКОЛЬ перво 25 ц ВГр 30 1 СЦ)Мц атЛЬЦЫХ СцКТР(13 Гпзс ГРВ, а К Вгорым Вхолам множительных 65 к 3 32 ц 31 п,клОчсцы квалратурцыс цыя)лы эгцх ж сп.ктроацс),из;то)ОВ 2; ц 27. Вьх;ь (333)- жите,1 Ы 1 ых блоков 30 ц 33 1 цлсслци. Ны к Входам сумматора 34 сигналов ОбрагЦой СВ 5 ЗИ ПО МОЛУ 1 К) Взс)и МНОЙ СЦСК Гс)ГЬ- цой плотности, выход которого соЛицц с первым входм элемента 30 сравнения. Вт- рой Вхо; э,смсцта 35 ср;внсци 53 полк,цочсц к выходу третьего црграч цхалаюцсп блока 36, а Выхол через лял) цтсльцый усилитель 37 обратной связи к у;рацЛ 5 К)цСМу ВХОду ЗВСцс 17 С р.Г,1131 ЬХ КОЭффИЦИСЦтОМ ПСРСЛасЦ. ЛЦГ 03 Цг 30 ЦЫХОЛы множительных блоков 32 и 31;ю;клк)- чецы к вялам сумматора 38 си"а,оц 6- ратцои СВ 5)зц и аргу мсц Гу ВзаимцЙ спектральной плотности, выход к 3 прого через усилитель 39 обратИй связи плклк- чсц к управляюцсму вхоЛу цсрвоп ф.- врап)атс,я 18. Выход первого пр 3 раммюзалающсго блока 40 подсослицсц к управляющему вхолу первого зв(ца 15 с рГ гулируемым коэффициентом псрслачц, и Выхл второго программно-задающсг блом 41 ЦОДСО(.;3 ИЦ(ц К г)РВВ )ЯК)ЦИ 1 3)Х;)11 ВТОРОГ 28 и третьеп) 29 фазоврацатслсй.Способ За КЛ ЮЧ с 1 СТС 5 В ТОМ, ЧТО В К а жв Лый цз суммируемых узкополосных ИкоррИргва 3 ьх случайных си: палов ло суммирвация вводят лстсрмицироваццыс гармонические составляющие с различными частотами, изменяют их амплитуды пропорционально соответствующим Весовым коэффициентам узкополосных нскоррслцроваццых случайных сигналов на входе обьскта, вылсляют все гармонические составляющие цз Вьхолного сигнала объекта каждой узкой полосы каждой компоненты и формируют из них сигналы обратной связи лля управления как собственной спектральной плотностью, так и модулем и аргументом взаимной спектральной плотности вибропроцесса на выходе обьекта с неизвестными параметрами. При этом сигнал обратной связи для управления взаимной спектральцой плотностью формируют путем псрсмцожеция между собой амплитуд совпадающих по частоте выходных гармонических сигналов всех компонент, а результа Гы перемножения суммируют.Многоканальное устройство работает следующим образом.Выходной сигнал )енсратора 1 ослого шума первой компоненты Гоступает ца формирующий фильтр 3 с прямГугосЬной частотной характеристикой. Вьх;ой случайный узкоплсцый сигнал (ИГ)ьтра 3 прохЛГ пслсЛОВатсльш чсрржскторцысфильтры 4 и 5, подавляющие прохождение этого сигнала в полосах заграждения, которые существенно меньше полосы пропускания формирующего фильтра 3 и не пересекаются между собой (эпюры частотных характеристик на фиг, 2). Выходной шумовой сигнал второго режекторного фильтра 5 суммируется в канальном сумматоре 6 с поступающим от генератора 7 гармоническим сигналом, частота которого совпадает с центральной частотой первых режекторных фильтров 4 и 11, Полученный суммарный узкополосный сигнал через регулятор 8 собственной спектральной плотности поступает на компонентный сумматор 9, на выходе которого формируется широкополосный входной сигнал изделия 21 первой компоненты с требуемой спектральной плотностью. Выходной сигнал канального сумматора 6 поступает также через второе, звено 17 с регулируемым коэффициентом передачи на общий канальный сумматор 16, где он суммируется с прошедшим через первое звено 15 с регулируемым коэффициентом передачи выходным сигналом режекторного фильтра 12 второй компоненты, сформированным как и сигнал на выходе режекторного фильтра 5 первой компоненты. Отличие заключается только в том, что частота выходного сигнала генератора 14 совпадает с центральными частотами вторых режекторных фильтров 5 и 12 и отличается от частоты выходного сигнала генератора 7. Выходной сигнал общего канального сумматора 16 через управляемый фазовращатель 18 и регулятор 19 собственной спектральной плотности поступает на компонентный сумматор 20, на выходе которого формируется широкополосный входной сигнал изделия 21 второй компоненты с требуемой спектральной плотностью.Измеряемые датчиками 22 и 23 ускорения вибросигналы первой и второй компоненты поступают на основные 24 и 26 и вспомогательные 25 и 27 спектроанализаторы каждой компоненты. Полосы пропускания спектроанализаторов меньше полос пропускания режекторных фильтров, вследствие чего каждый спектроанализатор выделяет только детерминированную гармоническую составляющую и отпадает необходимость в осреднении (фильтрации) шумового сигнала, Частота настройки основного спектроайализатора 24 первой компоненты и вспомогательного спектроанализатора 27 второй компоненты совпадает с частотой выходного сигнала генератора 7, а частота настройки вспомогательного спектроанализатора 25 первой компоненты и основного спектроанализатора 26 второй компоненты - с частотой выходного сигнала генератора 14. Полосы пропускания режекторных фильтров 4, 5, 11 и 12 намного меньше полосы частот, занимаемой узкополосным сигналом на выходе формирующих фильтров 3 и 10, вследствие чего введение режекторных филь 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тров не приводит к существенному искажению спектральной плотности указанных сигналов. При этом параметры выходного сигнала вспомогательного спектроанализатора 27 второй компоненты определяют весовой коэффициент включения узкополосного сигналапервой компоненты в суммарный выхбдной сигнал объекта второй :;омпоненты с учетом перекрестной связи объекта от первой компоненты к второй, а параметры выходного сигнала вспомогательного спектроанализатора 25 первой компоненты определяют составляющую взаимной спектральной плотности, обусловленную узкополосным некоррелированным сигналом у,и наличием перекрестной связи в объекте со второй компоненты на первую. Выходные сигналы основных спектроанализаторов 24 и 26 в значительной части определяют собственные спектральные плотности первой и второй компоненты выходного сигнала объекта.В каждом спектроанализаторе происходит выделение синфазной комплексной амплитуды (амплитуды а и начальной фазы р А. = ае ф" ) гармонического сигнала соответствующей частоты и квадра тур ной комплексной амплитуды (амплитуды а и начальной фазы р, сдвинутой на в )М+й 2)А. = ае, что необходимо для определения обоих указанных параметров а и р. В результате перемножения синфазных составляющих выходных сигналов спектроанализаторов 24 и 27 в множительном блоке 30, а спектроанализаторов 25 и 26 - в множительном блоке 33 и суммирования выходных сигналов этих множительных блоков на выходе сумматора 34 должен формироваться сигнал Р, пропорциональный действительной части взаимной спектральной плотности Р = = к. Ке Я. Аналогично в результате перемножения синфазных составляющих выходных сигналов спектроанализаторов 24 и 26 с квадратурными составляющими выходных спектроанализаторов 27 и 25 в множительных блоках 31 и 32 соответственно и сложения результирующих сигналов на выходе сумматора 38 должен формироваться сигнал Р пропорциональный мнимой части взаимной спектральной плотности: Рг = = к 1 . Однако синфазные составляющие выходных сигналов спектроанализаторов 24 и 26 пропущены в устройстве через управляемые фазовращатели 28 и 29, обеспечивающие сдвиг указанных сигналов по фазе на величину аргумента О взаимной спектральной плотности, задаваемого от второго программно-задающего блока 41.Вследствие этого выходные сигналы сумматоров 34 и 38 оказываются смещенными на величину О:Р = Ре . = к (Яг сов (О - О;Р= Рге = 1 с 8 г яп (О - О), 13959695 10 15 Формула изобретения где О - аргумент взаимной спектральнойплотности на выходе объекта. Если О = О, то выходной сигнал сумматора 38 равен нулю, а его отклонение от нуля используется для управления с помощью усилителя 39 обратной связи и управляемого фазовращателя 18 аргументов взаимной спектралъной плотности. Г 1 ри этом же условии О = О выходной сигнал сумматора 34 оказывается пропорциональным модулю взаимной спектральной плотности, а его отклонение от задаваемого с помощьютретьего программно-задающего блока 36требуемого значения модуля взаимной спек-тральной плотности используется как ошибка , отклонения (на выходе элемента 35 сравне ния) для управления этим модулем (с по мощью усилителя 37 обратной связи и второго звена 17 с регулируемым коэффициентом передачи). 1. Способ испытания изделий на случайную вибрацию, заключающийся в том, что узкополосные входные случайные сигналыформируют в виде суммы некоррелированныхслучайных сигналов, весовые коэффициентыкоторых изменяют в соответствии с заданной программой, в каждый суммарный ,узкополосный сигнал на входе испытуемого изделия вводят гармоническую составляющую, которую выделяют из выходного сиг, нала испытуемого изделия каждой компо;ненты, и используют ее амплитуду, а так,же сдвиг фаз между гармоническими составляющими для формирования сигналов изменяющихся пропорционально собственной сяектральной плотности и аргументу взаимной спектральной плотности вибрации испытуемого изделия и воздействующих на дисперсию узкополосных сигналов и фазовый сдвиг между компонентами вибросигнала на входе испытуемого изделия, отличающийся тем, что, с целью расширения класса испытуемых изделий и повышения качества виброиспытанийв каждый из сум. мируемых узкополосных некоррелированных случайных сигналов отдельных компонент до суммирования вводят детерминированные гармонические сигналы различных частот, изменяют их амплитуды, весовые коэффициенты, с которыми они суммируются, и фазовые сдвиги между ними пропорционально требуемым среднеквадратичным значениям узкополосных случайных сигналов на входе испытуемого изделия, степени их корреляции и фазовым сдвигам между этими узкополосными сигналами с помощью сигналов управления, которые получают в результате сравнения заданной программы и сигналов, изменяющихся пропорционально собственной и взаимной спектральной плотностям вибрации испытуемого изделия, для получения которых используют амплитуды, на 25 30 35 40 45 50 55 чальные фазы и частоты всех гармонических составляющих, которые выделяют из узкой полосы соответствующей компоненты выходного сигнала испытуемого изделия, сигналы, изменяющиеся пропорционально взаимной спектральной плотности выходного процесса, формируют путем перемножения между собой комплексных амплитуд совпадающих по частоте выходных гармонических сигналов всех компонентов, результаты перемножения суммируют и из полученной комплексной величины выделяют модуль взаимной спектральной плотности (ВСП) для управления весовыми коэффициентами, с которыми суммируются некоррелированные узкополосные случайные процессы, и аргумент ВСП для управления фазовыми сдвигами между этими процессами.2. Многоканальное устройство для испытания изделий на случайную вибрацию, включающее в себя общие для всех каналов два генератора белого шума, каждый из которых подсоединен своим выходом к параллельно соединенным по входу канальным формирующим фильтрам соответствующей компоненты, генератор гармонического сигнала, два звена с регулируемыми коэффициентами передачи, подсоединенные своими выходами к входам общего канального сумматора, два управляемых фазовращателя, канальные регуляторы собственных спектральных плотностей, сигнальный вход одного из которых через первый управляемый фазовращатель соединен с выходом общего канального сумматора, а выходы обоих соединены с канальными входами соответствующих компонентных сумматоров, подключенных своими выходами к входам первой и второй компонент испытуемого изделия, два основных спектроанализатора, подключенных своими входами через датчики виброускорений к выходам первой и второй компонент испытуемого изделия, а канальными выходами - к информационным входам регуляторов собственных спектральных плотностей соответствующих каналов каждой компоненты, множительный блок, один из входов которого через второй управляемый фазовращатель подсоединен к канальному входу первого основного спектроанализатора, три программно-задающих блока,выход первого из которых подсоединен к управляющему входу первого звена с регулируемым коэффициентом передачи, а выход второго программно-задающего блока - к управляющему входу второго управляемого фазовращателя, усилитель обратной связи, подключенный своим выходом к управляющему входу первого управляемого фазовращателя, отличающееся тем, что, с целью расширения класса испытуемых изделий и повышения качества виброиспытаний, оно содержит дополнительный генератор гармонического сигнала, подключенные к каждому канальному входу формирующего фильтра обеих компонент последовательно соединен1395969 а фиР. 2 Составитель К. ТавлинвРеданр Л. Ревин Техрел И. Верее Корр втор 11. Кр.ь3 а" )я 1 Ч 7 о 41 Тираж 847 11 о,нионнеВ 11 ИИПИ Госуларственного комитета СССР по,н,а;: илгпретений и окрьпий11303 о, Москва. Ж - Зо. Р инская и;и . л. 4,Грои:нолственго-иолигра 1 и 1 еское ирелириятие, г. У.корин. 1; 11 роектная, 4 ные два режекторцых фильтра и канальный сумматор, второй вход которого подсоединен к выходу соответствующего генератора гармонического сигнала, а выход к входу соответствующего звена с регулируемыч коэффициентом передачи, два дополнительных спектроанализатора, входы которых подключены к датчикам вибросигналов, три дополнительных множительных блока, сумматор сигналов обратной связи по моду-. лю взаимной спектральной плотности, входы которого соединены с выходами основного и первого вспомогательного множительных блоков, элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом этого сумматора, а второй -- с выходом третьего программно-задающего блока, дополнительный усилитель обратной связи, подключенный своим входом к выходу элемента сравнения, а выходом - к управляющему входу второго звена с регулируемым коэффициентом передачи, сумматор сигналов об ратной связи по аргуменгу взаимной спектральной плотности, входы которого подключены к выходам второго и третьего до. полццтельцых мюжцтсльцых блоков, и выход - к входу усилителя обратной связи, дополнительный управляемый фазоврагцатель, сигнальный вход которого соединен с выходом второго основного спектроацализатора, управляющий вход - с выходом второго програ м м цо-з ада юнце го блока, а выход - с входами, первого и второго ;ополнцтельных множительных блоков, црц этом вход второго звена с регулируемым коэффициентом передачи соединен с входом канального регулятора собственной спектральной плотности, выход второго управляемого фазовращателя соединен с первым входом третьего дополнительного множительного блока, второй вход которого соединен с квадратурным выходом второго дополнительного спектроацализатора, второй вход основного множительного блока соединен с сццфазным выходом этого жс спсктроацалцзаторц, вторые входы цсрвоп и второго дополнительных множительных блоков соединены соответственно с синфазным и квадратурным .;ыходами первого дополнительного спектроаналцзатора.