Способ воспроизведения вибраций и устройство для его осуществления

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 949645//6 01 М 7/00 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 070882, Бюллетень йо 29 Дата опубликования описания 070882(54) СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВИБРАЦИИ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ1 2 1 О 15 20 изобретение относится к испытатель- ной технике, а именно к способам и устройствам для воспроизведения вибраций, и предназначено для использования, главным образом, в стендах для вибрационных испытаний изделий.Известен способ виброиспытаний изделий, заключающийся в том, что в изделии возбуждают вибрацию, определяют амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) возбудителя колебаний с изделием, выравнивают ееи воспроизводят программу испытаний (17.Недостатком такого способа является невозможность перенастройки в процессе испытаний, а также необходимость определения АЧХ возбудителя колебаний с изделием до начала испытаний. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ воспроизведения вибраций, заключающийся в том, что сигнал источника воспроизводимого процесса подают на возбудитель колебаний, сравнивают уровни сиг", нала источника и сигнала, соответствующего воспроизводимой вибрации, причем сравниваемый сигнал источника приводит к некоторому постоянному уровню засчет изменения коэффициен.-. та лередачи цепи, устанавливают такой же коэффициент передачи в цепи сравниваемого сигнала, соответствующего воспроизведенной вибрации, и при наличии сигнала рассогласования изменяют коэффициент передачи цели возбуждения, сводя к минимуму сигнал .рассогласования 123.Известный способ осуществляется устройством, содержащим последовательно соединенные источник сигнала, первый усилитель с управляемым коэффици" ентом передачи, усилитель. мощности, возбудитель колебаний, вибропреобраэователь, второй усилитель с управляемлм коэффициентом передачи, первые выпрямитель и Фильтр, блок сравнения, второй вход которого через вторые фильтр.и выпрямитель и третий усилитель с управляемым коэффициентом передачи подключен к выходу источника сигнала, а выход подсоединен к управляющему входу первого усилителя с управляемым коэффициентом передачи 1,2 ).В извЕстном способе уровни сигнала источника и сигнала, соответствующего воспроизведенной вибрации, при водят к некоторой постоянной величине, изменяя коэффициенты передачи в цепях этих сигналов. При этом изме 949 б 45нения коэффициентов передачи должны быть одинаковыми во всем рабочем диапазоне. В случае их несовпадения задаваемая вибрация воспроизводится с ошибкой.Как правило, коэффициенты переда чи изменяют с помощью усилителей с управляемым коэффициентом передачи, поэтому для реализации известного способа необходимы.два усилителя с одинаковыми регулировочными характе ристиками. Выполнение таких усилите-, лей при наличии влияющих факторов возможно только в ограниченном динамическом диапазоне регулирования, что, в свою очередь, ограничивает динамический диапазон воспроизводимой вибрации.Цель изобретения - расширение динамического диапазоиа вибрации,Указанная цель достигается тем, уровень сигнала рассогласования изменяют обратно пропорционально уровню сигнала источника.Устройство для воспроизведения виб раций, реализующее способ, содержит последовательно соединенные источник. сигнала, первый усилитель с управляемым коэффициентом передачи, усилитель мощности, возбудитель колебаний, вибропреобраэователь, первые выпрямитель и фильтр, блок сравнения, второй вход которогО через вторые фильтр и выпрямитель подключен к выходу источника сигнала, а выход соединен с.управля- ющим входом первого усилителя с управляемым коэффициентом передачи, и 35 второй усилитель с управляемым коэффициентом передачи, выход блока сравнения подключен к управляющему входу первого усилителя с управляемым коэф фициентом передачи через второй уси литель с управляемым коэффициентом передачи, управляющий вход которого подключен к выходу второго фильтра.Выпрямители выполнены в виде линейного детектора, ,45Выпрямители выполнены также в ви" де логарифмического детектора.На Фиг. 1 представлена блок-схема варианта устройства, осуществляющего способ воспроизведения гармонической вибрации; на фиг. 2 - блок"схема варианта устройства для реализации способа воспроизведения,полигармонической вибрации, на фиг. 3 - блок"схема варианта устройства для реализации способа воспроизведения случайной вибрации.Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 сигнала, усилитель 2 с управляемым коэффициентом передачи, усилитель 3 мощности, возбудитель 4 ф 0 колебаний, вибропреобраэователь 5, первый выпрямитель Ь, первый 7 и второй 8 управляемые фильтры, блок 9 сравнения, второй усилитель 10 с управляемым коэффициентом передачи, 65 преобразователь 11 частота-аналог,второй выпрямитель 12.Вариант устройства для реализации способа воспроизведения полигармонической вибрации (фиг.2) содержит несколько каналов управления гармоническими составляющими сложногосигнала. Каждый из каналов аналогичен устройству, фиг.1. Кроме указанных выше элементов 1-12 схемы, схема (фиг.2) содержит общий для всехканалов сумматор 13 и в каждом канале следящий фильтр 14, подключенныйк выходу вибропреобразователя 5, Выход следящего фильтра 14 подключен вкаждом канале к выпрямителю б. Вариант устройства для реализации способа воспроизведения широкополоснойслучайной вибрации фиг.3) содержитнесколько каналов управления, в каждом из которых осуществляется управление дисперсной или спектральнойплотностью. Элементы 1-10 и 12 схемы,совпадают с элементами, фиг.1 и 2.Источник 1 является генератором широкополосного случайного сигнала. Квыходу вибропреобразователя 5 подключена гребенка 14 анализирующихфильтров 1 В, разделяющих широкополосный сигнал на ряд частотных полос.К выходу источника 1 случайного сигнала подключена гребенка 16 формирующих фильтров 17, аналогичных гребенке анализирующих Фильтров 15,Способ осуществляется следующимобразом.Два сигнала, несущие информацик.об уровне задаваемой и воспроизведенной вибрации, сравниваются между собой. Наличие разностного сигнала свидетельствует об изменениикоэффициента передачи звена "возбудитель колебаний с изделием", т.е,об отклонении воспроизводимой вибрации от задаваемой. Разностныйсигнал воздействует на компенсирующее звено "усилитель с управляемым коэффициентом передачи" такимобразом, чтобы уровень воспроизводимой вибрации соответствовал задаваемому с некоторой ошибкой - погрешностью регулирования. При непосредственном воздействии разностного сигнала на компенсирующее звено в цепивозбуждения погрешность регулирования в значительной степени зависитот уровня сравниваемых сигналов,т.е. от уровня задаваемой вибрации,Чтобы исключить эту зависимость,разностный сигнал изменяют обратнопропорционально уровню задаваемойвибрации.Устройство для реализации способавоспроизведения гармонической вибрации работает следующим образом, Источник 1 (фиг. 1) задает уровень ичастоту вибрации. Сигнал, пройдя усилители 2 и 3, поступает на возбудифициентом передачи, управляющий вход которого подключен к выходу второго фильтра.3. Устройство по п. 2; о т л йч а ю щ е е с я тем, что выпрямителивыполнены в виде линейного детектора.4. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что выпрямители выполнены в виде логарифмического детектора.Источники информации.,принятые во внимание при эксперти 6 е60 1. Кузнецов А.А. Вибрационные испытания элементов и устройств автоматики, "Энергия", 1976, с. 94-97.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2475831/28,65 кл. С 01 М 7/00, 15.04.77 (прототип). тейь 4 колебаний. Измеренный вибропреобразователем 5 сигнал поступаетна выпрямитель б и через управляемый фильтр 7 подается на второй вход блока 9 сравнения. На первый вход блока 9 через аналогичные выпрямитель 12 и фильтр 8 поступает сигнал источника 1. Для того, чтобы в выпрямленных сигналах отсутствовала пульсация и сохранялась минимальной постоянная времени Фильтра, фильтры выполнены управляемыми с частотно- зависимой постоянной времени. Выбор постоянной времени фильтра производится с помощью преобразователя 11 частота-аналог. Сигнал рассогласования с выхода блока 9 сравнения поступает на усилитель 10 с управляемым коэффициентом передачи. Коэффициент передачи усилителя 10 определяется уровнем сигнала источника.Выходной сигнал усилителя 10 является управляющим сигналом усилителя 2 в цепи возбуждения. Изменение коэффициента передачи усилителя 2 сводит к минимуму ошибку воспроизведения задаваемой вибрации.Способ воспроизведения полигармонической вибрации реализуется вариантом устройства (Фиг. 2). Управление по каждой составляющей осуществляется аналогично тому, как это происходило при испытаниях на гармоническую вибрацию. Для управления по каждой составляющей следящий фильтр 14 выделяет из lолигармонического сигнала вибропреобразователя 5 сигнал с частотой, соответствующей частоте источника 1 данного канала. Сигнал с выхода следяющего фильтра 14 через выпрямитель б и фильтр 7 подается на вход блока 9 сравнения. Сигнал рассогласования, снимаемый с выхода блока 9 сравнения, как.и в случае испытаний на гармоническую вибрацию, управляет коэффициентом передачи усилителя 10. Выходной сигнал усилителя 10 является управляющим сигналом усилителя 2 Способ воспроизведения широкополосной случайной вибрации реализует- ся вариантом устройства (фиг. 3). Широкополосный случайный сигнал источника 1 разделяется на частотные полосы гребенкой 16 формирующих фильтров 17. В каждой частотной полосе осуществляется управление спектральной плотностью или дисперсией. На первый вход блока 9 сравнения каждого канала сигнал поступает через соответствующий Формирующий фильтр 15 и последовательно соединенные выпрямитель б и фильтр 17. на второй вход блока 9 сравнения сигнал поступает через анализирующий фильтр 17 гребенки 16 и последовательно соединенные выпрямитель 12 10 15 20 25 30 35 40 и фильтр 8. Сигнал рассогласованияуправляет коэффициентом передачи усилителя 2 данной частотной полосы.Динамический диапазон воспроизво"мой вибрации может быть расширен понижней границе диапазона применениемв качестве выпрямителей линейногодетектора, а по верхней -применениемлогарифмического детектора.Изобретение позволит расширить динамический диапазон воспроизводимойвибрации процесса путем исключениязависимости погрешности регулирования от уровня сравниваемых сигналов.Формула изобретения1. способ воспроизведениявибра-ции, заключающийся в том, что сигналисточника воспроизводимого процессаподают на возбудитель колебаний, сравнивают уровни сигнала источника исигнала, соответствующего воспроизведенной вибрации, и при наличии рас.согласования изменяют коэффициент передачи цепи возбуждения, сводя к минимуму сигнал рассогласования, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения динамического диапазонавоспроизводимой вибрации, изменяютуровень сигнала рассогласования обратно пропорционально уровню сигналаисточника,2. Устройство для воспроизведениявибрации, содержащее последовательносоединенные источник сигнала, первыйусилитель с управляемым коэффициентом передачи, усилитель мощности,возбудитель колебаний, вибропреобразователь, первые выпрямитель и фильтр,блок сравнения, второй вход которогочерез вторые фильтр и выпрямительподключен к выходу источника сигнала, а выход связан с управляющим входом первого усилителя с управляемым коэффициентом передачи, и второй усилитель с управляемым коэффициентом передачи, о т л ич а ю щ е е с я тем, что выход блока сравнения подключен к управляющему входу первого усилителяс управляемым коэффициентом передачи черезвторой усилитель с управляемым коэф 949645949645 оставитель А. КаратьааехредЖ. Кастелевич, Ко р О. Била дак ролов 914 Пкомитета СССРи открытийушская наб., д, 4/5 каз 5754/3 ВНИодписно Тираж И Государственног делам изобретени Москва, Ж 35, Ра