Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции

(5 тносится к учебным Изобретение приборам по ме приборам для и ного движения. Цель изобре демонстрационнь ройства путемнике, в частности кследования колебател т ения - расши х возможност е олебанином режи емонстрациивтоколебател конструкции в а ме воздействия,На фиг.1 предс для демонстрации баний конструкцир фиг, 2 - толкатель тавлено устроиство исследования колеобщий вид; наагнитоэлектричесГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(53) 531.3 (088.8)6) Авторское свидетельство СССР 1 324052, кл. О 09 В 23/06, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ КОНСТРУК 1 Д 1 И (57) Изобретение относится к учебным приборам по механике, в частности к приборам для исследования колебательного движения, Цель изобретения. - расширение демонстрационных возможностей устройства путем демонстрации колебаний конструкции в авто колебательном режиме воздействия, Это достигается за счет введения источника излучения, фотоприемника, оптической системы, подвода излучения к конструкции, оптической системы подвода отраженного от конструк 2ции излучения оптического источника, блока формирования управлякицих импульсов, Причем источник механических колебаний содержит магнитоэлектрический преобразователь с усилителем и толкателем для взаимодействия с конструкцией. При исследовании колебаний конструкции с помощью фотоприемника регистрируются повороты отражающей поверхности конструкции при ее колебаниях вокруг положения равновесия. Возможность оптической регистрации колебаний шероховатой отражающей поверхности обусловлена существованием большого числа спеклов диаграммы направленности излучения, которые по- д ворачиваются в пространстве при поворотах отражающей поверхности. Сигнал с фотоприемника поступает на блок формирования управляющих импульсов, С а с него - на усилитель магнитоэлектрического преобразователя, 1 з.п, ф-лы, 5 ил.ъ кого преобразователя; на фиг.3 - блок модуляции излучения; на фиг,4 - фотоприемник; на фиг.5 - блок формирования управляющих импульсов.Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции содержит основание 1, установленные на основании опоры 2 и 3, а также установленную на опорах конструкцию, например балку 4. Оптический квантовый генератор 5 (например, газовый ОКГ типа ЛГ) снабжен оптической системой дляподвода излучений к поверхности конструкции 4, включающейблок 6 модуляции и, например, коллиматор 7 Кроме того, устройство содержит подключенный к блоку 8 регистрации (например, многоканальный осцил 5лограф типа Н) Фотоприемник 9 иоптическую систему подвода отраженного от конструкции 4 излучения генера, тора 5 к фотоприемнику 9, включающуюколлиматор 10 и интерференционныйФильтр 11, настроенный на длину волнь 1излучения генератора 5. Выход фотопри, емника 9 подключен к входу блока 12формирования управляющих импульсов,, один из выходов которого подключен кблоку 8 регистрации, а другой - к усилителю 13 (например, к усилителю мощности УКУ) источника механических,колебаний, содержащего, кроме того, магнитоэлектрический преобразователь 14 (например, динамик 30 ГД),при этом магнитоэлектрический преобразователь снабжен толкателем 15,прикрепленным, например, к диффузору16 динамика 14 (фиг.2). Один из входов усилителя 13 подключен к блоку8 регистрации.Блок 6 модуляции (Фиг.3) содержитэлектрический модулятор 17 (например, 30МЛ3) с источником 18 напряжениясмещения рабочей точки модулятора иподключенный к нему генератор 19поднесущей частоты для обеспечениявозможности усиления сигнала, несущего полезную информацию о колебаниях35конструкции 4 с помощью узкополосного усилителя (в качестве генератора19 может быть использован генераторГ 3-41),Фотоприемник 9 ( фиг, 4) сод ержит Фотоэлектронный умножитель 20 (например, ФЭУА )с блоком 21 питания и усилитель 22, в качестве которого может быть использован, например, селективный микровольтметр В 6-1.Блок 12 Формирования управляющих импульсов (фиг.5) содержит амплитудный детектор 23, активный фильтр 24, в качестве которого может быть использован усилитель с частотно-зависимой положительной обратной связью, выполненный, например, на основе моста Вина, блок 25 преобразования сигнала в прямоугольные импульсы (например, усилитель-Форми рователь УЗ), генератор 26 электрических импульсов работающий в режиме внешнего выпуска (например, Г 5-26).Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции работает следующим образом.Запускают оптический квантовый генератор 5. Его излучение, модулированное по амплитуде блоком 6 модуляции с помощью коллиматора 7, подводится к поверхности конструкции 4 (модуляция осуществляется с помощью модулятора 17, с подключенным к нему генератором 19 для обеспечения возможности усиления сигнала, несущего полезную информацию о колебаниях конструкции 4 с помощью уэкополосного усилителя 22). Излучение оптического квантового генератора 5 модулируется по амплитуде колеблющейся поверхностью конструкции 4 (как показано дальше при включении оптического квантового генератора 5 подают первый импульс на усилитель 13 и магнитоэлектрический преобразователь 14 источника механических колебаний). Модуляция отраженного от конструкции излучения обусловлена поворотами отражающей поверхности при колебаниях и, следовательно, поворотами диаграммы отраженного излучения, содержащей большое количество спеклов (имеются в виду диффузно отражающие поверхности металлических конструкций), Отраженное излучение генератора 5 с помощью оптической системы (коллиматора 1 О и интерФеренционного фильтра 11, настроенного на длину волны излучения оптического квантового генератора 5) подводится к фотоприемнику 9, где сигнал усиливается с помощью узкополосного усилителя 22 (узкополосный усилитель позволяет избежать помех, вносимых, например, посторонними источниками света, и т.п,), и подается на блок 12 Формирования управляющих импульсов, а также на блок 8 регистрации для контроля качества принимаемого сигнала, В блоке формирования управляющих импульсов сигнал поступает на амплитудный детектор 23, с выхода которого снимается сигнал, содержащий информацию о частоте, амплитуда и форма колебаний конструкции ( поступает на блок 8 регистрации). Этот сигнал представляет собой периодическую функцию времени, близкую к синусоидальной, Чтобы устранить влияние45 5 15364высших гармоник на формирование управляющих импульсов, в блок введенперестраиваемый фильтр 24. Сигнал снего преобразуется в пропорциональные импульсы с помощью усилителя-ог 5рацичителя 25 и генератора 26 электрических импульсов. Импульсы с блока 12поступают иа усилитель 13, а затем(сигнал с выхода усилителя контролируется с помощью блока 8 регистрации)на магнитоэлектрический преобразователь 14, последний посредством толка,теля 15 взаимодействует с конструкцией 4. Таким образом, момент времени подвода механической энергии к конструкции 4 определяется параметрамиколебаний конструкции 4. При этомамплитуда колебаний постепенно возрастает по закону, определяемому добротностью колебательной систеии.Установка может быть использованапри работе в режиме вынужденных колебаний (оптический квантовый генератор5 отключен, а частота воздействия 25источника механических колебаний мо,жет быть задана с помощью генерато;ра 26),Технико-экономический эффект отиспользования изобретения заключается в расширении демонстрационных возможностей устройства, так как помимоисследования колебаний конструкциив режиме вынужденг .х колебаний обеспечена возможность исследования колебаний конструкции в автоколебательном режиме воздействия,11 редлагаемое устройство целесообразно испольэовать в ВУЗах и техникумах на лекциях и в лабораторном практикуме по механике.формула из обретения 1. Устройство для демонстрации иисследования колебаний конструкции,28 6содержащее основание с опорами для установки конструкции, источник механических колебаний, блок регистрации о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей за счет демонстрации колебаний конструкции в автоколебательном режиме воздействия, оно дополнительно содержит оптический квантовый генератор, фотоприемник, блок формирования управпякж 1 их импульсов, источник механических колебаний выполнен в виде магнитоэлектрического преобразователя с усилителем и толкателем для взаимодействия с конструкцией, причем квантовый генератор оптически связан с фотоприемником, выходы которого подключены к входу блока формирования управляющих импульсов и к первому входу блока регистрации, второй и третий входы которого связаны соответственно с первым и вторым выходами блока формирования управляющих импульсов, второй выход которого также подключен к усилителю магнитоэлектрического преобразователя, соединенного с четвертым входом блока регистрации. 2. Устройство по и.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок формирования управляющих импульсов содержит последовательно включенные амплитудный детектор, перестраиваемый фильтр, усилитель-ограничитель, генератор электрических сигналов, причем вход амплитудного детектора является входом блока формирования импульсов, причем выход амплитудного детектора является первым выходом блока формирования импульсов, а выход генератора электрических сигналов является вторым выходом блока формирования импульсов.11536428 МЗ. Х охоров Редакт Петров орректор Л. Патай тираж 386ственного комитета по изобр113035, Москва, Ж, Рауш Производственно-издательский комбинат тент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Заказ 111ВНИИПИ Госуд Составитель Л. Техред М.Дидык тени ская Подписноеи открытиям при ГКНб., д. 4/5