Способ контроля спектра случайной вибрации изделий при испытании на широкополосную случайную вибрацию на электродинамическом вибростенде и устройство для его осуществления

331-78 ат и др, Аппаратура и регистрации слу и ударов, Л,: Ленаучно-техническос. 18. селов Н).В. оизведения х вибраций адский дом ганды, 197 осп аин нинг п ОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГННТ СССР Н д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СПЕКТРА СЛУЧАЙНОЙ ВИБРАЦИИ ИЗДЕЛИЯ ПРИ ИСПЫТАНИИНА ИИРОКОПОЛОСНУН) СЛУЧАЙНУЮ ВИБРАЦИЮНА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОМ ВИБРОСТЕНДЕИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ контроля спектра случайной вибрации изделия при испытании на широкополосную случайную вибрацию йа электродинамическом вибростенде, по которому измеряют дисперсию вибрации с помощью виброизмерительного преобразователя, установленного на иэделии, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, сначала при. равномерном спектре возбуждающего сигналаформируют сигнал, пропорциональныйтоку подвижной катушки вибратора,корректируя его с учетом частотнойзависимости индуктивного сопротивления вибратора, нагруженного испытуемым изделием, и измеряют его первый спектр, по которому определяютквадрат амплитудно-частотной характеристики вибратора, затем одновременно измеряют дисперсию 1) вибрации в одной произвольной точке изделия и второй спектр и дисперсию 1) сигнала, пропорионального току подвижной катушки вибратора при возбуждении его сигналом с воспроизводимым при испытании спектром, и определяют спектр случайной вибрации изделия умножением второго спектра/ на Функцию, обратно пропорциональную квадрату амплитудно-частотной ,характеристики вибратора, на функцию, пропорциональную квадрату частоты, и на отношение дисперсии 1)/1),2.2, Устройство для контроля спектра случайной вибрации изделия прииспытании на широкополосную случайную вибрацию на электродинамическом вибростенде, содержащее параллель- в ные каналы анализа, каждый из которых включает последовательно соедийен- . ные узкополосный анализирующий фильтр и измеритель дисперсии, индикатор, коммутатор и установленный на испытуемом изделии виброизмерительный преобразователь, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено постоянным резистором, одним иэ выводов которо-, го эаземлен, а второй подключен к выводу, подвижной катушки вибратора, дифференциатором, вход которого соединен со вторым выводом резистора, первым ключом, имеющим два сигнальных входа, один иэ которых подключен к второму выводу резистора, а другой - к выходу дифференциатора, сумматором, к входу которого под-. ключены выходы измерителей дисперсии, аналого-цифровым преобразователем (АЦП), информационный вход которого1511611 1 О подключен к выходу коммутатора, входыкоторого соединены с выходами измерителей дисперсии, последовательносоединенными вторым ключом, сигнальный вход которого подключен к выходуАЦП, и первым блоком памяти, последовательно соединенными третьим ключом, сигнальный вход которого подключен к выходу АЦП, и вторым блокомпамяти, вычислительным блоком, информационные входы которого соединены с выходами блоков памяти, цифроаналоговым преобразователем (ЦАП),Изобретение относится к вибрационным испытаниям изделий и можетбыть использовано для контроля спектра случайной вибрации при испытании изделий на широкополосную случайную вибрацию на электродинамическомвибростенде,Цель изобретения - повышение точности контроля спектра случайнойвибрации изделия,На Фиг,1 изображена структурнаясхема устройства для осуществленияпредлагаемого способа; на фиг,2временные диаграммы работы блока управления устройства; на фиг,3 - амплитудно-частотная характеристика(ЛЧХ) дифференциатора. 35Устройство для осуществленияпредлагаемого способа содержит параллельные каналы анализа, каждый изкоторых включает последовательно соединенные узкополосный анализирующий 40фильтр 1 и измеритель 2 дисперсии,индикатор 3, коммутатор 4, устанавливаемый на испытуемом изделии 5виброизмерительный преобразователь б,постоянный резистор 7, один из выводов которого заземлен, а второй подключен к выводу подвижной катушкиэлектродинамического вибратора 8,дифференциатор 9, вход которого соединен со вторым выводом резистора7, первый ключ 10, имеюций два сигнальных входа, один из которых подключен к второму выводу резистора 7,а другой - к выходу дифференциатора 9, сумматор 1 Г, к входу которогоподключены выходы измерителей 2 дисперсии, аналого-цифровой преобразователь (ЛЦП) 12, информационный входкоторого подключен к выходу коммутаподключенным к выходу вычислительного блока, последовательно соединенными измерителем общей дисперсии, квходу которого подключен виброизме-рительный преобразователь, делителем,второй вход которого подкгючен к выходу сумматора, и умножителем, второй вход которого подключен к выходуЦАП, а выход соединен с индикатором,и блоком управления, выходы которого соединены с управляющими входамивсех ключей, блоков памяти, АЦП, вычислительного блока и ЦАП. тора 4, входы которого соединены свыходами измерителей 2 дисперсии, последовательно соединенные второйключ 13, сигнальный вход которогоподключен к выходу АЦП 12, первыйблок 14 памяти, последовательно соединенные третий ключ 15, сигнальныйвход которого подключен к выходу АЦП12 второй блок 16 памяти, вычислительный блок 17, информационные входь 1 которого соединены с выходамиблоков 14 и 16 памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦЛП) 18, подключенный к выходу вычислительногоблока 17, последовательно соединеннь е измеритель 19 общей дисперсии, квходу которого подключен виброизмерительный преобразователь 6, делитель20, второй вход которого подключенк выходу сумматора 11, умножитель21, второй вход которого подключенк выходу ЦАП 18, а выход соединен синдикатором 3, и блок 22 управления,выходы которого соединены с управляющими входами ключей 10, 13 и 15,блоков 14 и 16 памяти, АЦП 12, вычислительного блока 17 и ЦАП 18 соответственно,Для возбуждения колебаний изделия 5 используют последовательно соединенные формирователь 23 спектраи усилитель 24 мощности, выход которого подключен к катушке динакческого вибратора 8. Сущность способа заключается в следующем,Сначала при равномерном спектре возбуждающего сигнала формируют сигнал, пропорциональный току подвижной катушки вибратора 8, корректируя его45 50 55 3 =ЯЧ - частота,1с учетом частотной зависимости индуктивного сопротивления нибратора8, нагруженного испытуемым изделием 5 и измеряют его первый спектр,по которому определяют квадрат амплитудно-частотной характеристики(АЧХ) вибратора, затем одновременно измеряют дисперсию 17, вибрациив одной произвольной точке изделияи второй спектр и дисперсию 17 сигнала, пропорционального току подвижной катушки вибратора при возбуждении его сигналом с воспроизводимымпри испытании спектром, и определяют спектр случайной вибрации изделия путем умножения второго спектрана функцию, обратно пропорциональную квадрату АЧХ вибратора, на функцию, пропорциональнуюквадрату частоты, и на отношение дисперсийР,/1) ,Способ осуществляют следующим образом,1 Способ осуществляют в два этапа, причем первый этап необходим для образования первого спектра и является подготовительным, а на втором этапе определяют спектр воспроизводимой случайной вибрации, т.е. второй этап осуществления способа может быть использован как в процессе контроля сопротивление резистора 7;спектр на выходе усилителя 24 мощности;коэффициент трансформации;индуктивность подвижнойкатушки;массы стола вибратораи подвижной катушки;собственные частоты изделия;демпфировочные на частотах Я з, и Я з 5 10 15 20 25 30 спектра, так и при настройке формирователя спектра.Рассмотрим первый этап осуществления способа. В соответствии с временными диаграммами (фиг.2) сигнал управления с первого выхода блока 22 управления подключает первый вход первого ключа 10 к его выходу на вре. мя ь, . 1 ри этом случайный сигнал с постоянного резистора 7, спектр которого зависит от входного спектра усилителя 24 мощности и от вида комплексного входного сопротивления электродинамического вибратора 8, поступает через дифференциатор 9,имеющий АЧХ, прямо пропорциональную индукчинной составляющей комплексного входного сопротивления, и первый ключ на входы параллельных каналов анализа. Вид АЧХ дифференциатора 9 приведен на фиг.З, где наклон прямой (угол сб ) определяется конкретной величиной индуктинности подвижной катушки, Учитывая малое абсолютное значение сопротивления Кподвижной катушки, а также, что механические резонансы изделий, как правило, лежат существенно выше 20 Гц, можно пренебречь неличиной Кс в выражении для комплексного сопротивления электродинамического нибратора 8 и первый спектр С,(И) сначала на выходе дифференциатора 9 представить в виде: На время , спектр сигнала на выходе усилителя 24 мощности устанавливается равномерным, т,е, С(И)С. С выходов измерителей 2 дисперсии сигналы в виде постоянных напряжений, пропорциональных дисперсиям узкополосных сигналов в соответствующих каналах анализа, поступают на соответствующие входы сумматора 11 и коммутатора 4, который начинает поочередный опрос измерителей 2 дисперсий с временной задержкой с,ь, по отношению ко времени а заканчивает в момент времени На управляющий вход коммутатора 4 поступает сигнал со второго выхода блока 22 управления в ниде импульса дли 9 15 мой вибрации. Для определения постоянного множителя К измеряется дисперсия сигнала с выхода виброизмерительного преобразователя 6 с помощью измерителя 19 общей дисперсиии суммируются на сумматоре 11 дисперсии канальных узкполосных сигналов с выходов измерителей дисперсии 2.С выхода измерителя 19 общей дисперсии сигнал поступает на первый вход делителя 20, а на его второй вход поступает сигнал с выхода сумматора 11. В результате операции деления сигнала на первом входе на сигнал на втором входе на выходе делителя 20 будет сигнал, величина которого соответствует постоянному множителю К. С выхода делителя 20 сигнал поступает на первый вход умно- жителя 21, на второй вход которого поступает сигнал с ЦАП 18. В реэуль 11611 10тате операции умножения на выходеумножителя 21 будет сигнал, соответствующий истинному усредненному5спектру имитируемой случайной вибрации, который поступает на входиндикатора 3,В момент времени й вновь появляется сигнал управления отрица-.тельной полярности на первом выходе блока 22 управления длительностью С, и процесс измерения истинного усредненного спектра имитируемой случайной вибрации повто 15 Ряется,В результате использования спектра тока подвижной катушки вибраторав качестве контролируемого параметра изделий становится возможным20 учесть все пространственные механические резонансы изделия и тем самым повысить точность контроля спектра случайной вибрации.Составитель Техред И.Ве актор еви орректор Л.Обручар Закаэ 5894/45 Тираж 789 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10