Устройство для определения динамических характеристик объекта

(19) (И) 51) 5 С 01 М 7/00 ЛЬСТ инс-; с к исследо истикозбуждеышение ия удара то доститройства их харакго верти- и разК системь ляющей на прав"примериспольвыполне зуемого Устр мую над изображе щую труба навливае м (не равляюв ней 3, аксе алости 5 акселеро ударниклерометрударника предлагаемоеблок-схема ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ Св(5) Авторское свидетельствоИ 1359697, кл. С 01 М 7/00, 1Авторское свидетельства ССУ 1221544, кл. С О 1 М 3/48, 1 54) УСТРОЙСТВО 9 ЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится ванию динамических характер объектов методом ударного в ния. Цель изобретения - пов точности за счет нормирован по направлению и энергии. Э гается за счет оснащения ус для опеределения динамическ теристик объекта, содержаще кальную направляющую трубку Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устрой ствам для определения динамических характеристик, в частности, переда точных Функций объектов методом уд ного возбуждения.Цель изобретения - повышение то ности за счет нормирования удара и направлению и энергии.На Фиг. 1 изображеноустройство; на .Фиг. 2 гоняемый в ней ударник, на котором установлен акселерометр, системой контроля положения направляющей трубки относительно объекта. Положение трубки контролируется с помощью трех бесконтактных датчиков расстояния, размещенных на нижнем торце трубки, подключенных к датчикам трех блоков измерения и трех блоков вычитания, к входам которых попарно подключены выходы блоков измерения, Первый регистр и три блока сравнения обеспечивают определение превышения допустимого. отклонения оси трубки от нормали к поверхности объекта, Второй и третий регистры и четвертый и пятый блоки сравнения служат для контроля нахождения расстояния от торца трубки до объекта в пределах допуска. Элемент ИЛИ-НЕ, к входам которого подключены выходы всех блоков сравнения, обеспевает включение индикатора, если отклонение оси трубки от нормали и расстояние от торца трубки до объе та находятся в пределах допуска,ил контроля положениятрубки; на фиг, 3- ия блока вычитания в системе контроля йство содержит уст исследуемым объект н) вертикальную на ку 1, установленны 2 со сменным бойко 4, размещенный в 2, подключенную к,метру измерительную аппаратуру, включающую последовательно соединенныеусилитель 6, охваченный частотноэависимой обратной связью с помощью по 5лосового Фильтра 7 так, что образуется активный полосовой Фильтр 8, детектор 9, пиковый вольтметр 10 и индикатор 11, спусковой механизм 12 исистему 13 контроля положения направ Оляющей трубки 1 относительно объекта,Система 13 контроля включает три бес, контактных датчика 14 расстояния (на"пример, ультразвуковые микрофоны),размещенных на нижнем торце 1,5 трубки 1, три блока 16 - 18 измерения,инфррмдционный Вход каждого из кОтОрых подключен к выходу соответствующего датчика 14, а синхронизирующий -к выходу генератора 19 тактовых импульсов, три блока 20 - 22 вычитания,,к входам которых попарно подключенывыходы блоков 16 - 18 измерения, пять,блоков 23 - 27 сравнения, элементИЛИ-НЕ 28, к выходу которого подключен 5индикатор 29, и три регистра 30 - 32,У первых трех блоков 23 - 25 сравнения один иэ входов подключен к первому регистру 30, а другой вход - квыходу соответствующего блока 20 - 22вычитания. Четвертый 26 и пятый 27блоки сравнения подключены однимивходами к выходу одного из блоковизмерения (на фиг. 2 - к выходу бло ка 18), а другими входами к второму. 31 и третьему 32 регистрам соответст- З 5венно. Выходы всех блоков 23 - 27сравнения соединены с информационными входами элемента ИЛИ-НЕ 28, а синхронизирующий вход последнего соеди 40нен с выходом генератора 19 тактовыхимпульсов,Применяемые в системе 13 контроляблоки 20 - 22 вычитания содержат каждый (Фиг, 3) два выцитателя 33 и 34, 45первый вход каждого из которых соединен со вторым входом другого и является одним из входов блоков 20 - 22,Выходы вычитателей 33 и 34 черезсоответствующие группы ключей 35 и 5036 соединены с отдельными группамивходов блока 37 элементов ИЛИ, выходкоторого является выходом блока вычитания. Знаковый разряд вычитателя33 подключен к управляющему входу 55группы ключей 36, а знаковый разрядвычитателя 34 - к управляющему входу группы клюцей 35. Г В качестве спускового механизма12 в устройстве может быть использована электромагнитная катушка, с помощью которой может также осуществляться подъем ударника 2 на позициюсбрасывания. Фильтр 7 может быть выполнен с регулируемой средней частотой полосы пропускания.Устройство работает следующим образом.Направляющую трубку 1 устанавливают у исследуемого объекта над требуемым местом удара . После этого осуществляют позиционирование трубки 1 понормали к исследуемой поверхностиобъекта. Контроль точного расположения трубки 1 по нормали осуществляютследующим образом, При включении системы 13 контроля начинает работатьгенератор 19 тактовых импульсов, Импульсы с его трех выходов последовательно запускают три блока 16 - 18измерения расстояний между торцом 15трубки 1 и поверхностью объекта. Измерение происходит ультразвуковымметодом. При этом запуск блока 17 иблока 18 происходит лишь после окончания работы блока 16 и .блока 17 соответственно, Это сделано с цельюповышения надежности определения искомого расстояния. При этом ультразвуковой сигнал одного иэ датчиков14 не будет обрабатываться другимиблоками измерения, Очевидно, цтомаксимальная частота следования импульсов с генератора 19 определяется быстродействием измерения блоков16 - 18,Работа всех трех блоков 16 - 18происходит одинаково и начинаетсяпо синхронизирующему импульсу. Поистечении некоторого времени, необходимого для работы блоков 16 - 18,на их выходах появляется цифровойкод, соответствующий измеренномув данный момент расстоянию.Оценку нормальности расположениянаправляющей трубки 1 относительноповерхности исследуемого объектапроизводят по критерию равенства расстояний от трех точек на торце 1.5трубкидо поверхности объекта. Датчики 14, закрепленные в этих точках,расположены на одинаковом расстояниидруг от друга. В случае равенствавсех трех расстояний, измеренных блоками 16 - 18, цифровые коды на выходах последних равны или могут быть5 1539очень близки друг к другу. При этомразность между двумя любыми значениФми из трех равна нулю или очень малоотличается от нуля,5 Для нахождения трех разностей между тремя полученными числами служат блоки 20 - 22 вычитания, Цифровой код на выходе блока 37 элементов ИЛИ, являющегося выходом блока вычитания, равен абсолютной величине разности входных кодов. Это достигается за счет управления группами ключей 35 и 36 знаковыми разрядами вычитателей 34 и 33 соответственно, Вычитатели 33 и 34 включены так, что цифровой код одного иэ них равен цифровому коду другого со знаком минус, Знаковый разряд вычитателей 33 и 34 при нимает значение, равное например, единице, только при отрицательных разностях. Поэтому одна группа ключей, на информационные входы которых подано отрицательное число, закрыта 25 нулевым сигналом со знакового разряда другого вычитателя, на выходе которого имеется положительная разность. Данная схема не исключает возможности работы с инверсными сигна- З 0 лами, т,е. когда при отрицательных разностях на выходах вычитателей 33 и 34 знаковый разряд равен нулю. При этом группы ключей 35 и 36 должны закрываться единичным сигналом. Кроме того, блоки 20 - 22 вычитания мо 35 гут быть выполнены по другой схеме с учетом того, что на их выходах должны быть абсолютные величины разности входных кодов. 40Искомые разности характеризуют степень непараллельности торца трубки 1 относительно поверхности исследуемого объекта, Если трубка 1 будет установлена по нормали к исследуемой 45 поверхности объекта, то цифровые коды на выходах всех блоков 20 - 22 будут близки к нулю, Если эти коды существенно отличаются от нуля, то трубка 1 установлена под некоторым углом к исследуемой поверхности.учитывая погрешности установки датчиков 14 на торце трубки 1 и не- плоскостность исследуемой поверхности объекта, а также воэможность позиционирования трубки 1, в устройство введен первый регистр 30 ошибки установки, в который предварительно заносится число максимально допусти 5566 мого рассогласования между сигналами двух соседних блоков 16 - 18 измере-. ния, Код с выхода первого регистра 30 подается на вторые входы первых трех блоков 23 -. 25 сравнения, первые входы которых подключены к выходамсоответствующих блоков 20 - 22 вычитания, Все блоки 23 - 27 сравнения работают идентично: при цифровом сигнале на первом входе, превышающемкод сигнала на втором входе, на выходе имеется единичный уровень, в противоположном случае - нулевой уровень. Таким образом, первые три блока 23 - 25 сравнения будут иметь ну" левой сигнал на своем выходе только в случае непревышения цифровых сиг-Д налов с выходов блоков 20 - 22 вычитания кода на выходе первого регистра 30.Для нормирования расстояния торца 15 трубки 1 от исследуемой поверхности объекта служат четвертый 26 и пятый 27 блоки сравнения. На соответствующие входы последних подключены выходы второго 31 и третьего 32 регистров. Во второй регистр 31 предварительно заносится число, соответствующее минимально допустимому расстоянию от исследуемой поверхности объекта до торца трубки 1, а в третий регистр 32 - число, соответствующее максимально допустимому расстоянию. Число, соответствующее измеренному расстоянию, для сравнения с числами, занесенными в регистр 31 и 32 берется с выхода одного из блоков 16 - 18 измерения.Таким образом, если направляющая трубка 1 будет расположена по нормали к исследуемой поверхности объекта с некоторым допуском, определяемым числом, занесенным в первый регистр 30 и на расстоянии от нее в пределах, задаваемых вторым 31 и третьим 32 регистрами, то на всех выходах блоков 23 - 27 будет нулевой сигнал. В этом случае отрицательные импульсы с тактирующего выхода генератора 19, поступая на вход элемента ИЛИ-НЕ 28, проинвертировавшись, пройдут на его выход, в результате чего начнет работать индикатор 29.При поддержании требуемых условий установки трубки 1 в пределах нормы индикатор 29 будет периодически включаться с частотой следования тактиру" ющих импульсов с генератора 19. В7 153 ЭЯ качестве индикатора 29 могут служить электрические лампы накаливания (при относительно малой частоте следования - тактирующих импульсов с генератора 19), светодиоды или звуковые индикаторы (при достаточно высокой частоте следования импульсов) или другие известные индикаторы. При устойчивой работе индикатора 29 можно произво диь испытания . Для этого приводят в действие спусковой механизм 12.Ударник 2 с закрепленным на нем бойком 3 разгоняется и наносит удар по исследуемому объекту рабочей частьф бойка. Реакция объекта на ударное воздействие воспринимается чувствительным элементом акселерометра 1, который выдает сигнал со спектром, пропорциональным спектру ускорении 20 ударника 2 во время удара. Длительноть и форма ударного импульса, а следовательно, и его спектр зависят от радиуса рабочей части бойка 3.Сменяя боек 3 и регулируя при этом 25 среднюю частоту полосы пропускания фильтра 7, можно достаточно легко получить оценку амплитудно"частотной характеристики исследуемого объекта, которая является интегральным призна кой технического состояния объекта.формула изобретенияУстройство для определения динамических характеристик объекта, содер 35 жащее вертикальную направляющую трубку, установленный в ней ударник сбойком, установленный на ударникеакселерометр, соединенный с измерительной аппаратурой, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет нормирования удара по направлению и энергии, оно снабжено системой контроля положения направляющей трубки относительно объекта, включающий три бесконтактных датчика расстояния, размещенных на нижнем торце трубки, три блока измерения, информационный вход каждого изкоторых подключен к выходу соответствующего датчика, три блока вычитания,к входам которых попарно подключенывыходы блоков измерения, три регистра, пять блоков сравнения, из которыхпервые три блока подключены однимвходом к первому регистру, а другимвходом - к выходу соответствующегоблока вычитания, а четвертый и пятыйблоки сравнения подключены однимивходами к выходу одного блока измерения, а другими - к второму и третьему регистрам соответственно, элементИЛИ-НЕ, информационные входы которыхсоединены с выходами. всех блоков сравнения, индикатор, подключенный к выходу элемента ИЛИ"НЕ, и генератортактовых импульсов, выходы которогосоединены с синхронизирующими входа"ми блоков измерения и элементаИЛИ-НЕ.1539 Я 6 оставитель В.Шехтер ехред Л.Олийнык Пал едактор А.Ревин Коррект ельский комбинат "Патент", г;Ужгород, ул,Гагарина,роиэводственно Заказ 209 Тираж 137НИИПИ Государственного комитета по изобретени133035, Москва, Ж, Раущская Подписноеоткрытиям при ГКНТ СССР