Устройство для испытания на случайную вибрацию

(51) 4 О 01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ титут ехнйкеэобГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ,СЛУЧАЙНУЮ ВИБРАЦИЮ(57) Изобретение относится к тмеханических испытаний. Цель иретения - повышение. точности вибрационных испытаний и расширение классаиспытуемых изделий эа счет уменьшениявлияния нелинейности тракта вибратор - изделие, Устройство содержитпараллельные каналы формирования колебаний, сумматор, усилитель мощнасти, возбудитель колебаний, вибродатчик, каналы обратной связи, ключ, коммутатор, коррелометр, аналого-цифровой преобразователь, блок быстрого Фурье-преобразования, вычмелитель, три блока памяти, схему сравнения, задатчик режима и блок управления. Контроль нелинейности осуществляют путем измерения функции когерентности сигналов на входе и выходе тракта вибратор - изделие. Устройство имеет два режима работы "Настройка" и "Измерение". В первом режиме измеряются и запоминаются функции когерентности при воздействии на тракт сигнала малого уровня. Во втором режиме формируется сигнал возбуждения по заданному уровню случайной вибрации при одновременном измерении функции ко- д герентности и сравнении ее со значением, полученым в режиме "Настрой 1 ка . В случае их различия в одноименных частотных полосах, уменьшают заданный уровень вибрации в этих полосах, в противном случае настройку осуществляют обычным образом. Тем самым исключают влияние нелинейности тракта вибратор - иэделие и устраняют возможность разрушения испытуемого изделия из-эа появления неуправляе-мык сигналов в каналах формирования,вызванных нелинейными искажениями. 4 ил, вй)Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытаний изделий на воздействие случайной вибрации с требу 5емым спектром.Цель изобретения - повышение точИости вибрационных испытаний и расширение класса испытуемых изделий путем уменьшения влияния нелинейноститракта вибратор в ,изделие.На фиг, 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг. 2-4 - графикифункции когерентности,Устройство для испытания на случайную вибрацию содержит параллельныеканалы формирования колебаний, каждыйиз которых включает генератор шума 1,полосовый фильтр 2 с регулируемой добротностью, регулируемый аттенюатор3, выход которого подключен к управляющему входу полосового фильтра 2,а вход - к выходу Фильтра 2, и регулируемый усилитель 4, второй выходкоторого через Функциональный преобразователь 5 подключен к управляющему входу аттенюатора 3. Выходы всехусилителей 4 подключены к сумматору6, выход которого через усилитель7 мощности подключен к входу возбудителя 8 механических колебаний. Устройство содержит также вибродатчик 9,.каналы обратной связи, каждый иэ которых включает полосовой анализирующий фильтр 10, измеритель дисперсии11, схему 12 сравнения, выход которой 35подключен к управляющему входу соответствующего регулируемого усилителя4, ключ 13, вход которого подключенк выходу вибродатчика 9, а выход " к 40входам каналов обратной связи, последовательно соединенные коммутатор 14,коррелометр 15, АЦП 16, блок 17 быстрого Фурье-преобразования, первыйблок 18 па яти, вычислитель 19 первый выход которого подключен к входувторого блока 20 памяти, а второй "к входу третьего блока 21 памяти,схему 22 сравнения, первый вход которой подключен к выходу второгоблока20 памяти, а второй - к выходу тре 50тьего блока 21 памяти, выходы схемы22 сравнения подключены к входам 23задатчика режима, выходы которогоподключены к вторым входам схем 12сравнения каналов обратной связи, атакже блок 24 управления, первый вьг,ход которого подключен к управляющему входу ключа 13, второй .выход к управляющему входу коммутатора 14, третий выход - к управляющим входам второго и третьего блокон памяти (соответственно 20 и 21), а четвертый выход - к управляющему входу первого блока 18 памяти, пятый выход - к вторым управляющим входам регулируемых усилителей 4, шестой ныход - к управляющему входу задатчика 23 режима.Устройство работает следующим образом.Блок 24 управления переводит устройство в режим "Настройка", При этом по сигналу, поступающему с его пятого выхода на вторые управляющие входы регулируемых усилителей 4, у последних выставляется коэффициент усиления, соответствующий малому уровню выходного сигнала. Выход вибродатчика 9 отключается от входов каналов обратной связи. Случайный сигнал с непрерывным спектром в рабочем диапазоне частот с генератора шума 1 поступает через полосовой фильтр 2 с регулируемой добротностью и регулируежй усилитель 4 на сумматор 6, С выхода сумматора 6 случайный сигнал поступает на вход усилителя 7 мощности, который управляет возбудителем 8 механических колебаний. Иеханические колебания преобразуются вибродатчиком 9 в электрический сигнал, который затем поступает на первый вход коммутатора 14, на второй вход коммутатора 14 поступает сигнал с выхода усилителя 7 мощности, По управляющим сигналам, поступающим с второго выхода блока 24 управления коммутатор 14 последовательно подключает к входам коррелометра 15 выход усилителя 7 мощности, выход вибродатчика 9 и одновременно выход усилителя 7 мощности и вибродатчика 9. Сигнал с выхода коррелометра 15 описывает соответственно корреляционные функции сигнала на входе и на выходе тракта вибратор- изделие и взаимную корреляционную функцию сигналов на входе и выходе тракта вибратор - изделие, Этот сигнал, преобразованный в АЦП 16 в ци 4- ровую форму, поступает на вход блока 17, в котором вычисляются спектры на входе и на выходе тракта вибратор- иэделие и взаимный спектр сигналов на входе и выходе тракта. Значения спектров заносят в первый блок 18 памяти по адресу, выставляемому на его3 1427управляющем входе блоком 24 управления. Время подключения сигналов квходам коррелометра 15 определяетсясуммарным временем преобразования,коррелометра 15, АЦП 16, блока 17 изадается блоком 24 управления. Послезаписи измеренных спектров в первый18 блок памяти, т.е, после прохождения промежутка времени С=ЗС (гдеСц - время определения и записи спектральной функции), в вычислителе 19производится вычисление функции когерентности в каждой полосе формирования по формуле 1521 1 сч(АУ )Хгде Ьр; - .1-я полоса формирования;0 (ЬЫ) - отсчеты спектральной плотХности сигнала на входе тракта вибратор - изделие в полосе ьы,;О (Ьц ) - отсчеты спектральной плотноЯсти сигнала на выходе тракта вибратор - изделие в полосе Ьи 1 сО, (Ьи;) - отсчеты взаимной спектральнойплотности сигналов на выходе ивходе тракта вибратор - изделие в полосе Ья;,Данные о спектрах поступают в вьгчислитель 19 из первого блока 18 па.мяти, а результаты записываются с выхода вычислителя 19 во второй блок20 памяти по адресу, подаваемому стретьего выхода блока 24 управления,в виде отсчетов(а) во всемрабочем)диалаэоне частот, Затем устройствопереходит в режим Испытание . Для 40этого по сигналу с первого выходаблока 24 управления ключ 13 подключает выход вибродатчика 9 к входам цепей обратной связи и по сигналу с пя"того выхода блока 24 управления снима.45,ется значение коэффициента усилениярегулируемых усилителей 4, обеспечивающего малый уровень выходного сигнала. Далее по управляющему сигналус четвертого выхода блока 24 управления запускается задатчик 23 режима,который работает по принципу последовательного (пошагового) дискретного приближения к требуемому уровнювибрации. Случайный сигнал поступает с вибродатчика 9 через ключ 3 на55вход анализирующего фильтра 10 каж-дой цепи обратной связи. Измеритель11 дисперсии измеряет дисперсию узко 94полосного сигнала в полосах анализирующих фильтров 1 О, а в схемах 12 сравнения она сравнивается со значениями, поступающими из задатчика 23 режима, Сигнал рассогласования схемы 12 сравнения поступает на первый управляющий вход регулируемого усилителя 4 соответствующего канала формирования и управляет величиной коэффициента усиления. С другого выхода регулируемого усилителя 4 сигнал, пропорциональный коэффициенту усиления, поступает на вход функционального преобразования 5, в котором преобразуется по заданному закону. Вид Функции преобразования выбирают в зависимости от коэффициента прямоугольности амплитудно-частотой характеристики полосовых фильтров 2 каналов Формирования колебаний, С выхода Функционального преобразователя 5 сигнал поступает на управляющий вход регулируемого аттенюатора 3 и управ" ляет величиной добротности полосового фильтра 2Одновременно с настройкой каналов формирования колебаний измеряется функция когерентности в полосах формирования, Измерение про"1 изводят так же, как и в режиме Настройка", с тем отличием, что результаты измерений заносят в третий блок 21 памяти по адресу, выставляемому на третьем выходе блока 24 управления. В схеме 22 текущее значение(и) Функции когерентности сравнивается со значением, полученным в режиме "Настройка" во всех полосах формирования. Если в какой-либо полосе формирования текущее значение функции когерентности отличается от значения, полученного в режиме Настройка", на соответствующем выходе схемы 22 сравнения появляется запрещающий сигнал, После прохождения интервала времени, достаточного для измерения текущего значения. функции, когерентности во всех полосах Формирования, управляющий сигнал с четвертого выхода блока 24 управления подается на управляющий вход задатчика 23 режима, по которому разрешается изменение задания в сторону приближения к требуемому спектру, Однако задание изменяется только в тех частотных полосах, в которых Функция когерентности не изменилась. В тех же полосах, в которых произошло изменение функции когерентности, задание1427 Формула изобретения Устройство для испытания на случайную вибрацию, содержащее параллельные каналы формирования колебаний, каждый из которых включает в се-,щ бя генератор шума, полосовой фильтр 1с регулируемой добротностью, регули" руежй;аттенюатор, регулируемый усилитель и функциональный,преобразователь, причем в каждом канале форми.ования колебаний выход генератора шу-ма подключен через полосовой фильтр с регулируемой добротностью к информационным входам регулируемого усилителя и регулируемого аттенюатора, управляющий выход регулируемого усилителя соединен через функциональный преобразователь с управляющим входом регулируемого аттенюатора, выход которого подключен к управляющему входу полосового фильтра с регулируемой добротностью, сумматор, усилитель мощности, возбудитель механических колебаний, вибродатчик и каналы об 5остается прежним. Далее настройкаканалов формирования колебаний продолжается описанным способом. В результате исключается возможность появления неуправляемых сигналов в цепяхформирования из-за нелинейности тракта вибратор - изделие и расширяетсякласс испытуемых изделий,Пусть измеренная в режиме Настрой,ка" функция когерентности имеет вид,показанный на фиг. 2. На первом шагенастройки формирователя в режиме "Испытание" задание имеет вид, представленный на фиг.,Зб, при этом текущее 15значение функции когерентности,врабочем диапазоне частот представлено на фиг. За. Текущее значение функции когерентности ."не отличается отфункции когерентности , полученной 20в режиме "Настройка", следовательно,можно перейти к следующему шагу настройки. Следующий шаг настройки ил.люстрируется графиками, изображенными на фиг. 4 а и б. В диапазоне частотюМ,Д, показанном на фиг, 4произошло изменение функции когерентности, что свидетельствует о появлении нелинейных искажений в трактевибратор - изделие. Следовательно, в ЗОэтом диапазоне необходимо вернутьсяк предыдущему значению задания, а вдругих его можно увеличить и т,д,94 6ратной связи, каждый из которых содержит полосовой анализирующий фильтр, измеритель дисперсии и схему сравнения, причем выход полосового анализирующего фильтра через измеритель дисперсии соединен с первым информационным входом схемы сравнения, при этом информационный выход регулируемого усилителя каждого канала формирования колебаний подключен к сост" ветствующему входу каналов сумматора- выход которого соединен через усилитель мощности с входом возбудителя механических колебаний, выход которого подключен к входу вибродатчика, выход схемы сравнения каждого канала цепи обратной связи подключен к входу обратной связи регулируемого усилителя, соответствующего канала формирования колебаний, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности вибрационных испытаний и расширения класса испытуемых изделий путем уменьшения влияния нелинейности тракта вибратор - изделие, в него введены ключ, коммутатор, коррелометр, аналого-цифровой преобразователь, блок быстрого Фурье-преобразования, три блока памяти, вычислитель, схема сравнения, эадатчик режима и блок управления, причем выход вибродатчика соединен с информационным входом ключа и с первым входом коммутатора, второй вход которого подключен к выходу усилителя мощности, первый выход блока управления соединен с входом управления ключа, выход которого подключен к входам анализирующих фильтров всех каналов цепей обратной связи, второй выход блока управления подключен к входу управления коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами коррелометра, выход которого соединен через аналого-цифровой преобразователь с входом блока быстрого Фурье-преобразования, выход которого подключен к информационному входу первого блока памяти, управляющий вход которого соединен с шестым выходом блока управления, а выход блока памяти соединен с входом вычислителя, первый выход вычислителя подключен к информационному входу второго блока памяти, а второй выход вычислителя вк информационному входу третьего блока памяти, управляющие входы второго и третьего блоков памяти427 94 3 подключены к третьему выходу блока управления, а выходы - к первому и второму входам схемы сравнения устройства, выходы которой подключены к соответствующим входам задатчика ре 5 жима, выходы которого соединены с задающими входами, вторыми информационными входами схем сравнения соответствующих каналов обратной связи, пятый выход блока управления подключенк входам управления регулируемых усилителей соответствующих каналов формирования.1427194 3 и) Составитель В.Сычеведактор Л.Пчолинская Техред А.Кравчук Мак симишин ец Коррек аз 4842, Узор л. Проект роизводственно-полиграфическое предприят Тирвк 847 НИИПИ Государственног по делам изобретений 35, Москва, Ж, Ра о комит и откр ушская н