Устройство для виброиспытаний изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) Я 2610 1) 4 С 01 М 7/00 Дописдник изоьрстюнияН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3вогоружбы нам. А. Н. Туельников во СС 1972 СССР 1974 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Казанский ордена ТрудКрасного Знамени и орденародов авиационный институт иполева(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ, содержащее каналыформирования случайного сигнала,каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных генератора белого шума, полосового формирующего фильтра и регулируемого усилителя, многовходовый сумматор, подключенный к выходам регулируемых усилителей, связанный с выходом многовходового сумматора, усилитель мощности, вибростенд, подсоединенный кусилителю мощности, вибродатчик,установленный на столе вибростенда,и подключенный к выходу вибродатчика многоканальный анализатор спектра, каждый из каналов которого выполнен в виде соединенных последовательно полосового анализирующегофильтра и измерителя дисперсии, иблока сравнения, один из входов которого предназначен для соединенияс соответствующим выходом задатчикапрограммы, а выход соединен с управляющим входом соответствующего регулируемого усилителя, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено дифференциальным усилителем, первый вход которого соединен с входомусилителя мощности,а второй - с выхо дом вибродатчика, соединенным с выходом дифференциального усилителя дополнительным многоканальным анализатором, каждый из каналов которого выполнен в виде последовательно соединенных дополнительного полосового анализирующего фильтра, дополнительного измерителя дисперсии и блокаФ вычитания, канального сумматора,пер- ф вый вход которого соединен с вторым выходом соответствующего регулируемого усилителя, а выход - с вторым С, входом блока. вычитания, и аттенюатора, выход которого соединен с вторым входом канального сумматора, а входс первым входом канального суммато- Ю ра предыдущего канала, измерителем М общей дисперсии, вход которого сое- гав динен с выходом вибродатчика, а кажВей дый из каналов многоканального ана.= лизатора спектра снабжен дополнительным блоком сравнения, первый вход . фф которого соединен с выходом измерителя дисперсии, а второй - с выходом общего измерителя дисперсии, и управляемым ключом, первый вход которого соединен с выходом соответст- ,Вф вующего блока вычитания, второй вход - с выходом измерителя диспер-. сии, управляющий вход - с выходом дополнительного блока сравнения, а выход - с вторым входом блока сравнения.Изобретение относится к вибрационным испытаниям изделий, а именно к устройствам для формирования спектра случайной вибрации с автоматическим поддержанием заданной спектральной плотности ускорений.Цель изобретения - повьппение точности воспроизведения заданного спектра вибраций за счет анализа спектра неравномерности типа "всплеск в спектре подавляемых частот вместо анализа спектра соответствующей неравномерности типа "провал" в спектре воспроизводимых вибраций.На Фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 а - спектр С, (и сигнала на выходе генератора белого шума на фиг.2 б - спектр С(о) сигнала на выходах полосовых Формирующих фильтров, на фиг. 2 в спектр С(о. сигнала на выходе многовходового сумматора, на фиг. 2 г амплитудно-частотная характеристика тракта вибростенд-изделие; на Фиг, 2 д - спектр С ( сигнала на,Увыходе вибродатчика, на фиг. 2 е спектр С (и сигнала подавляемыхх-участот, на фиг. 3 - зависимости погрешности анализа 3 =й(К,3) от уровня всплеска (провала) в спектре анализируемого сигнала и соотношения полос измеряемого узкополосного участка спектра и анализирующего фильт) а,Устройство содержит каналы формирования случайного сигнала, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных генератора 1 белого шума, полосбвого формирующего Фильтра 2 и регулируемого усилителя 3, последовательно соединенные многовходовый сумматор 4, подключенный к выходам регулируемых усилителей 3, усилитель 5 мощности и вибростенд 6, вибродатчик 7, устанавливаемый на столе вибростенда 6, подключенный к выходу вибродатчика 7 многоканальный анализатор спектра, каждый из каналов которого выполнен в вице последовательно соединенных полосового анализирующего фильтра 8, измерителя 9 дисперсии, управляемого ключа 10 и блока 1 сравнения, второй вход которого пред назначен для соединения с соответствующим выходом задатчика программы, а выход соединен с управляющим входом соответствующего регулируемо 1226103 3го усилителя 3, и дополнительногоблока 12 сравнения, первый вход которого соединен с выходом измерителя 9 дисперсии, а выход - с управляющим входом управляемого ключа 10,последовательно соединенные дифференциальный усилитель 13, первый входкоторого соединен с входом усилителя 5 мощности, а второй - с выходомвибродатчика 7, и дополнительный многоканальный анализатор спектра, каждый из каналов которого выполнен ввиде последовательно соединенных донолнительного полосового анализирующего фильтра 14, дополнительного измерителя 15 дисперсии и блока 16 вычитания, выход которого соединен свторым входом соответствующего управляемого ключа О, канального сумщ матора 17, первый вход которого соединен с вторым выходом соответствующего регулируемого усилителя 3, а выход - с вторым входом блока 16 вычитания, и аттенюатора 18, выход кото 2 рого соединен с вторым входом канального сумматора 17, а вход - с первымвходом канального сумматора 17 предыдущего канала, и измеритель 19 общей дисперсии, вход которого соедиЗО нен с выходом вибродатчика 7, а выход - с соединенными между собой вторыми входами дополнительных блоков12 сравнения.Устройство работает следующим образом.35Случайные сигналы с выходов генераторовбелого шума, спектр которых представлен на фиг. 2 а, поступают на входы полосовых формирующих40фильтров 2, где в результате частотной селекции осуществляется преобразование широкополосных входных случайных сигналов в И независимых узкополосных случайных сигналов (спек 43тры представлены на фиг. 2 б), которые поступают на соответствующиевходы регулируемых усилителей 3 идалее на входы многовходового сумматора 4. В результате суммированияИ независимых узкополосных случайныхсигналов с весовыми коэффициентами,соответствующими значениям коэффициентов усиления регулируемых усилителей 3, на выходе многовходового сумматора 4 получается широкополосныйслучайный сигнал (спектр представленна фиг. 2 в для случая равенства коэффициентов усиления всех регулируемых усилителей 3) . С выхода многовхо1226 ОЗ 3дового сумматора 4 широкополосныйслучайный сигнал поступает черезусилитель 5 мощности на вход вибростенда 6, механические колебания стола которого преобразуются вибродатчиком 7 в электрический сигнал,спектр которого (фиг, 2 д) пропорционален квадрату амплитудно-частотнойхарактеристики (АЧХ) тракта вибростенд-изделие. На фиг. 2 г представлен пример АЧХ тракта вибростендизделие с провалом на частоте д; ивсплеском на частоте 3., С выходавибродатчика 7 широкополосный случайный сигнал, спектр которого представлен на фиг. 2 д, поступает навходы полосовых анализирующих фильтров 8, с выхода которых узкополосные случайные сигналы поступают навходы измерителей 9 дисперсии. С выхода измерителей 9 дисперсий постоянные напряжения, величины которыхпропорциональны значениям спектровузкополосных сигналова пт.1 л,СЫ -1где Асх) - полоса пропускания 1.-гоанализирующего фильтра;ч(о 31- АЧХ -го анализирующегофильтра 8,поступают на первые входы дополнительных блоков 2 сравнения и напервые входы управляемых ключей 10.Одновременно широкополосный случаййныи сигнал поступает на вход измерителя 19 общей дисперсии, с выходакоторого постоянное напряжение, пропорциональное спектру широкополосного случайного сигналаХ"-о ср Ьйгде ЬЯ - рабочая полоса частот, поступает на вторые входы всех дополнительных блоков 12 сравнения,При превышении значения спектра с выхода полосового анализирующего фильтра 8 над спектором С с выходасризмерителя 19 общей дисперсии (фиг. 2 д, С.)С, ) на выходе дополнительного блока 12 сравнения будет сигнал единичного уровня, который поступает на управляющий вход управляемого ключа 1 О и разрешает прокождение сигнала с выхода измерите,:я 9 дисперсии на выход управляемо 4го ключа 10 и далее на вход соответствукпцего блока 11 сравнения, надругой вход которого поступает сигнал с соответствующего выхода задатчика программы, При превышении значения С над спектром с выхода полосового анализирующего фильтра 8(фиг. 2 д, С,С ) на выходе дополнительного блока 12 сравнения будет 1 О сигнал нулевого уровня и на выходуправляемого ключа 1 О поступает сигнал с выхода блока 16 вычитания, который образуется следующим образом. 15На первый и второй входы дифференциального усилителя 13 поступаютсигналы соответственно с выхода вибродатчика 7 и с входа усилителя 5мощности. Образующийся при этом на 20его выходе разностный сигнал спектрЪкоторого представлен на фиг. 2 е,называемый далее спектром подавляемых частот С (д) и соответствующийх.Чразности спектров сигнала на входе 25усилителя 5 мощности и сигнала навыходе вибродатчика 7, поступает навходы дополнительных полосовых анализирующих фильтров 14 дополнительного многоканального анализатора. Характерным для спектра подавляемых 30частот С (является наличие всплесков в тех полосах частот, где в выходном спектре сигнала вибродатчика7 были провалы и наоборот (фиг, 2 ди 2 е в полосах частот А,Д и Лсх) ).4 35 С выхода дополнительных полосовыханализирующих фильтров 14 узкополосные сигналы поступают на входы соответствующих дополнительных измерителей 15 дисперсии, на выходе которых 40 образуются постоянные напряжения,пропорциональные значениям спектровв полосах дополнительных анализирующих фильтров 14. С выхода дополнительных измерителей 15 дисперсии сиг налы поступают на.первые входы соответствующих блоков 16 вычитания, навторые входы которых поступают сигналы с выходов канальных сумматоров17, на первые входы которых посту пают сигналы с дополнительных выходовсоответствующих регулируемых усилителей 3, а на вторые входы поступают сигналы через аттенюаторы 8 сдополнительных выходов соответствую щих соседних регулируемых усилителей3. При этом коэффициенты передачиаттенюаторов 18 пропорциональны перекрытию квадратов АЧХ соседних форми( к, -11- Т к - кНа фиг , 3 прив едены зависимостипогрешности Д , о т К при= 1 , К, = 2 ,по стро енные по формуле (3 ) . Из фиг. 3 видно, что пбгрешность измерения провала в спектре (К=-1) анализируемого сигнала не превышает 107, так как при оценке спектра подавляемых частот происходит измерение не провала в спектре, который имеет место в спектре сигнала на ,выходе вибродатчика 7, а всплеска . в спектре подавляемых частот.ж 778 дарственн изобретена, Ж, Р Подписного комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5