Устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций

С. П. Чинякин1Казанский ордена Трудового Красного Знамени,авиационный институт им. А. Н. Тупоттева(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ФОРМИРОВАНИЯ СПЕКТРА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВИБРАЦИЙ Изобретение относится к испытате льной технике, а именно к устройствам для формирования спектра широкополосных случайных вибраций.Известно устройство для испытания изделий на случайную широкополос. ную вибрацию, содержащее генератор шума, подключенные к его выходу полосовые формирующие Фильтры, регулируемые усилители, подключенные к соответствующим полосовым Формирующим фильтрам, сумматор, усилитель мощности и возбудитель колебаний, цепь обратной связи, включающую вибродатчик, набор полосовых анализирующих фильтров, входы которых подключены к выходу вибродатчика, блоки сравнения, выходы которых подключены к управляющим входам регулируемых усилителей, Устройство позволяет проводить испытания на случайные широкополосные вибрации 1 .Однако точность устройства недостаточная, зто вызвано тем, что 2обеспечить идентичные параметры формирующих и анализирующих полосовыхфильтров не представляется возможным.5Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для формирования спектраширокополосных случайных вибраций,содержащее генератор "белого шума",подключенный к его выходу первыйсумматор, параллельные каналы формирования, каждый из которых включает последовательно соединенныеполосовой фильтр, вход которого под 1 з: ключен к выходу. первого сумматора,измеритель канальной дисперсии и,.блок сравнения, второй вход которогоподключен к источнику напряженияпрограммы, фаэосдвигающее звено, вы- Ю полненное в виде Фаэоинвертора, регулируемый усилитель управляющийвход которого соединен с выходомканального блока сравнения, а сигнальный вход - через фазосдвигающее3 93805звено с выходом канального полосового фильтра, общий для всех каналоввторой сумматор, входы которого подключены к выходам регулируемых усилителей, возбудитель колебаний,5подключенный к выходу второго сумматора, вибродатчик, выход которогоподключен к входу первого сумматора,формирователь опорного сигнала,состоящий иэ двух цепей, каждая из 10которых включает знакочувствительныйвентиль, подключенный к выходу каналеного блока сравнения, и ключ 1 2.Устройство, содержащее один наборполосовых фильтров, позволяет вырав зниеать неравномерность фазово-частотной характеристики возбудителяколебаний при Фазовом сдвиге междусигналами вибродатчика и сигналомвозбудителя колебаний, равным 0 илиоднако при углах, равных промежу-,точным значениям, например 7/4, выравнивание не осуществимо что снижает точность Формирования спектра.Цель изобретения - повышение точ 2ности.Указанная цель достигается тем,что устройство для формирования спек-тра широкополосных случайных вибраций, содержащее генератор "белогошума", подключенный к его выходупервый сумматор, параллельные каналы формирования, каждый из которыхвключает последовательно соединенные полосоеой фильтр, вход которогоподключен к выходу первого сумматора, измеритель канальной дисперсиии блок сравнения, второй вход которого подключен к источнику напряжения программы, Фазосдвигающее звено,выполненное в виде фаэоинвертора,регулируемый усилитель, управляющийвход которого соединен с выходом канального блока сравнения, а сигнальный вход - через Фазосдвигающеезвено с выходом канального полосового Фильтра, общий для всех каналоввторой сумматор, входы которого подключены к выходам регулируемых усилителей, возбудитель колебаний, подключенный к выходу второго суммато- ера, вибродатчик, выход которого подключен к входу первого сумматора,формирователь опорного сигнала, состоящий иэ двух цепей, каждая из которых включает знакочуествительный вен- Ытиль, подключенный к выходу канального блока сравнения, и ключ, снабжено измерителем общей дисперсии и 3 4инвертором, подключенными к выходугенератора "белого шума", а в каждомканале формирователя - последовательно соединенными блоком вычитания, первый вход которого подключенк выходу инвертора, дополнительнымизмерителем дисперсии и вторым блоком сравнения, а также вторым регулируемым усилителем, вход которогоподключен к выходу канального полосового Фильтра и третьим блоком сравнения, входы которого подключены квыходам измерителей общей и канальнойдисперсии, а выход - к управляющемувходу второго регулируемого усилителя, выход которого подключен к второму входу блока вычитания, Фазосдвигающее звено каждого канала формирования выполнено в виде управляемогоФазовращателя, управляющий вход которого подключен к выходу второго блока сравнения, второй вход которогоподключен к выходу формирователянопорного сигнала,На чертеже представлена блок-схема устройства,Устройство содержит генератор 1белого шума", подключенный к еговыходу первый сумматор 2, измеритель3 общей дисперсии и инвертор 4, последовательно соединенные второй сумматор 5 и возбудитель 6 колебаний,вибродатчик 7, подключенный к второму входу сумматора 2, каналы Формирования, каждый из которых включаетпоследовательно соединенные полосовой фильтр 8, измеритель 9 канальнойдисперсии и блок 10 сравнения, второй вход которого подключен к источнику напряжения программы (не показан), Для формирования опорногосигнала в каждом канале служит формирователь 11 опорного сигнала,состоящий из двух цепей, первая изкоторых включает знакочувствительный вентиль 12 и ключ 13, а втораязнакочуествительный вентиль 14 иключ 15. Для формирования сигнала,поступающего на управляющий входканального управляемого фазовращателя 16, служат последовательносоединенные блок 17 вычитания, первый вход которого подключен к инвертору 4, дополнительный измеритель18 дисперсии и второй блок 19 сравнения, к второму входу которогоподключены выходы ключей 13 и 15.Устройство содержит также в каждомканале второй регулируемый усилитель5 938053б20, сигнальный вход которого под- мируется сигнал управляющий фаэовра"ключен к выходу соответствующего щателем 16, так, чтобы Фазовый сдвигполосового фильтра 8, а управляющий- свести к 0 или 180 . Отрегулированныйк третьему блоку 21 сравнения, входы по уровню и фазе сигнал с выходакоторого подключены к выходам изме усилителя 23 поступает на вход сумрителя 9 канальной дисперсии и усили матора 5 и далее на вход воэбудителАтеля 22, выход которого подключен к 6 колебаний. Сигнал с выхода полосо"выходу измерителя 3 общей дисперсии вых фильтров 8 поступает в каждоми усилителя 22, выход которого под- канале на вход второго регулируемогоключен к выходу измерителя 3 общей 1 усилителя 2, который управляетсядисперсии. Для усиления сигналов, сигналом с выхода третьего блока 21снимаемых с выхода фазовращателя сравнения так, чтобы на входы блока16 в каждом канале, предназначен 17 вычитания поступали сигналы раврегулируемый усилитель 23, управляю- ных дисперсий. щий вход которого подключен к выхо Так, на первый вход блока 17 поду блока 10 сравнения, а выход - к ступает сигнал генератора 1 черезвторому сумматору 5. инвертор М с дисперсией, равной дис" .Устройство работает следующим персии на выходе генератораобразом. На второй вход блока 17 поступаетСлучайный сигнал с выхода генера разностный сигнал с выхода блока тора 1 "белого шума" проходит через 21 сравнения, усиленный усилителем первый сумматор 2, полосовые фильт. Сигнал на выходе блока 21 пропор ры 8 и регулируемые усилители 23, ционален разности дисперсий в соотпоступает на .вход второго сумматора ветствующем канале и дисперсии сиг. Сигнал с выхода сумматора 5 пос нала, равного -ф - , где 0, - диступает на вход возбудителя 6 колеба- персия на выходе генератора 1; ний. Механические колебания преобра- К - число каналов. Сигнал с дисперзуются вибродатчиком 7 в электричес- сией фф формируется с помощью изИкии сигнал, который поступает на . мерителя 3 общей дисперсии и усиливход сумматора 2, где складывается зе теля 22. Сигнал разности управляет :или вычитается с исходным случайным коэффициентом передачи усилителя 20, сигналом в зависимости от фазы сиг- обеспечивая равенство дисперсий сигнала на выходе цепи обратной связи. налов на выходе инвертора 4 и усилифаза сигнала в каждом канале устана- теля 20, Уровень сигнала на выходе вливается с помощью Фазовращателей З блока 17, при равенстве дисперсий16о о ф6 либо 0 , либо 180 по отношению на входе, определяется фазами входк исходному сигналу генератора 1. ных сигналов. Мощность разностногоИзмерители 9 канальной дисперсии сигнала с выхода блока 17 измеряет- измеряют величину мощности сигнала ся дополнительным измерителем 18. в полосе пропускания Фильтров 8. р Изобретение повышает точность .Результаты измерений сравниваются Формирования спектра вибраций, обесс напряжениями программ в блоках печивая выравнивание неравномерности 10 сравнения.фазово-частотной характеристикивозбудителя колебаний.В зависимости от знака сигнала навыходе блока 10 сравнения, сигнал4проходит на вход ключей 13 и 15 череззнакочувствительный вентиль 12 или формула изобретения .14. На выходе формирователя 11 опорного сигнала автоматически выбирает- . Устройство для формирования ся знак сигнала обратной связи, пос- фф спектра широкополосных случайных тупающего на вход второго блока 19 вибраций, содержащее генератор бесравнения. На другой вход блока 19 лого шума", подключенный к его выхопоступает сигнал, пропорциональный ду первый сумматор, параллельные кафазовому сдвигу между сигналом ге- налы формирования, каждый из котонератора 1 и сигналом на выходе по- зз рых включает последовательно соедилосового фильтра 8, В случае, если ненные полоссаой фильтр, вход кото- фазовый сдвиг не равен 0 или 180 рого подключен к выходу первого сумто на выходе блока 19 сравнения фор-. матора, измеритель канальной дис 7 938053персии и блок сравнения, второй вход которого подключен к источнику напряжения программы, фазосдвигающее звено, выполненное в виде фазоинвертора, регулируемый усилитель, управляющий вход которого соединен с выходом канального блока сравнения, а сигнальный вход - через фазосдвигающее звено с выходом канального полосового фильтра, общий для всех каналов второй сумматор, входы которрго подключены к выходам регулируемых усилителей, возбудитель колебаний, подключенный к выходу второго сумматора, вибродатчик, выход которого подключен к входу первого сумматора, формирователь опорного сигнала, состоящий из двух цепей, каждая из которых включает знакочувствительный вентиль, подключенный к выходу канального блока сравнения, и ключ, о т л и ч а ю щ е е с я тем,. что, с целью повышения точности, оно снабжено измерителем общей дисперсии и инвертором, подключенными к выходу генератора белого шума", а в каждом канале формирования - последовательно соединенными блоком вычитания, первый вход которого подключен к выходу инвертора,дополнительным измерителем дисперсий и вторым блоком сравнения, атакже вторым регулируемым усилителем,вход которого подключен к выходу Ю канального полосового фильтра итретьим блоком сравнения, входыкоторого подключены к выходам измерителей общей и канальной дисперсии,а выход - к управляющему входу второ го регулируемого усилителя, выходкоторого подключен к второму входублока вычитания, фазосдвигающее звено каждого канала формирования выполнено в виде управляемого фазо- О вращателя, управляющий вход которогоподключен к выходу второго блокасравнения, второй вход которого подключен к выходу формирователя опорного сигнала.261Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе 1. Приборы и системы для измерениявибрации шума и удара. Справочникпод ред. В,В. Клюева. Кн. 2. И.,938053 оставитель А; Каратыаехред Т. Иаточка Корректор О. Билак ираж 7 Подписное едакто ищкин ПП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,ли Заказ 5 1 Т ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раувская наб.