Способ определения рассеяния энергии и собственной частоты механической колебательной системы и устройство для его осуществления

, 158 51)5 с 01 м 7/О ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР НОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ВИД:",ТЕЛЬСТВУ ВТОРСК збужвозбодста 22) 46) чески ом. С аким-либо меха например уд ение в этом сл ой затухающиеет 1 стви е ае пре лебани ное цвак ляет соб сируют с лите нина вные промежутку алы(72) И, Д. Пуз ьк (53) 620. 178, 5 (56) Автор ское Р 1295254, кл.Авторское с У 1352321, кл. м моменто равновесия л, между пер пи положения ременирохаждеоментом(0888)свидетельство СССР С 01 М 7/00, 1985, ицетельство СССР С 01 М 7/00, 1985. равенств остиЛ лю ний и прэмежу у времени л между ения положения Ь рассеяния ме собственную ча истемы огредел момен равно ханич тоту ют изгде Д,=с,п. 2 ил,системмежутокми моме Изобретениеельной техникеовано в машино Целью изобре осится к испыт спол и может бытьтроении,ения является повыости, которое мерения тольк алов времени и хоустоичив я и тем из шение по достигаетс у двух текущих интерв последующего Ьункцп образования. р,о ф.нально и пр ных колебаний, тота колета сво 1 - ча о. - собственная й баний; колеблебател и В режиме затухаюнейных механических ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ 4393631/25-2818,03,8807.08,90. Бюл. Ф 29Сумской филиал Харьковского понического института им. В,И.Ле(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯНИЯЭНЕРП 1 И И СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения -повышение помехоустойчивости, Цельдостигается путем измерения толькодвух текущих интервалов времени (исходные цанные) и последующего функционального преобразования исходныхданных. Исспедуемая линейная механи-,кая колебательная система в первым моментоом г. прохождесияПараметрской энергии. иМ колебанийусловия й степенью свободы про ремени между двумя соседниами положениями равновеси,1 в перв и второй соседние моменты прохождения положенияравновесия.Обозначим дь= дг д = ( " )32(1. - ) = г.- 21. + 10 где 121 момент равенства нулю скорости колебаний,ЬСОХВведенные новые операции позволяют за счет измерения только двух текущих интервалов времени (исходные данные) без измерения мгновенных значений перемещения, скорости и ускорения путем функционального преобразования исходных данных получить значения параметра Ь рассеяния механической энергии и частоты й собственных колебаний системы, что повышает помехоустойчивость.Предложенный способ осуществляют следующим образом.Исследуемая линейная механическая колебательная система возбуждается каким-либо механическим воздействием, например кратковременным воз" действием - ударом.Свободное движение в этом случае представляет собой затухающие колебания.Фиксируют сигнал, равный промежутку Л, времени между моментом С прохбждения положения равновесия и моментом2 равенства нулю скорости и промежутку времени Д 2 между соседними моментамии Г.Э положе- . ния равновесия.Как следует из теоретических исследований ( соотношения (9) и (10) параметр Ь рассеяния механической энергии и собственную частоту ю определяют в результате функционального преобразования сигналов Д и ЛгНа фиг,1 представлена структурная схема устройства для реализации предложенного способа определения рассеяния энергии и собственной частоты линейной механической колебательной системы; на фиг, 2 - эпюры затухающих колебаний перемещения Х и скорости ХУстройство содержит измерительный преобразователь 1 скорости Х,интегратор 2, первый 3 и второй 4 знако - чувствительные элементы, элемент И 5, первый 6 и второй 7 диффер енцирующие элементы, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 диоды,пер вый 12 и второй 13 инверторы,первый 14 и второй 15 триггеры, генератор 16 импульсов, первый 17 и второй 18 ключи, первый 19 и второй 20 счетчики импульсов, первый 21 и второй 22 регистры, первый 23 и второй 24 цифроаналоговый преобразователи (ЦАП), элемент 25 задержки, блок 26 деле1583778 венно,Выходы разрядов первого 19 и второго 20 счетчиков подключены к входам первого 21 и второго 22 регистров соответственно, выходы которых через первый 23 и второй 24 ЦАП соответственно подключены кпервому входу блока 27 умножения и входу "Делитель" блока 26 деления, к входу "Делимое" которого подключен выход источника напряжения величиной /1 соответственно.Выход блока 26 деления подключен к объединенным первым входам первого 5ния, первый 27, второй 28 и третий29 блоки умножения, первый 30 и второй 31 преобразователи, первый 32 ивторой 33 выходы устройства.Выход измерительного преобразова 5тепя 1 скорости подключен к объединенным входам интегратора 2 и первого знакочувствительного элемента 3,выход интегратора 2 подключен к входу второго знакочувствительного элемента 4, выход которого подключенк первому входу элемента И 5 непосредственно,а к единичному входу второго триггера 15 - через последовательно соединенные второй дифйеренцирующий элемент 7 и второй диод 9в прямом направлении,Нулевой вход второго триггера 15подключен к выходу второго дифференцирующего элемента 7 через последовательно соединенные .четвертый диод11 и второй инвертор 13.Выход первого знакочувствительного элемента 3 подключен к второму 25входу элемента И 5, выход которогочерез последовательно соединенныепервый дифференцирующий элемент би первый диод 8, включенный в прямом направлении к единичному входупервого триггера 14, нулевой входкоторого подключен к выходу первогодифференцирующего элемента б черезпоследовательно соединенные третийдиод 10, включенный в обратном нап -равлении, и первый инвертор 12,Кдиничные выходы первого 14 и второго 15 триггеров подключены к управляющим входам первого 17 и второго 18 ключей соответственно, входыкоторых объединены и подключены к выходу генератора 1 б импульсов.Выходы первого 17 и второго 18ключей подключены,к входам первого19 и второго 20 счетчиков соответст 27, второго 28 и третьего 29 блоковумножения, Выход первого блока 27умножения подключен к объединеннымвходам первого 30 и второго 31 преобразователей, выходы которых подключены к вторым входам блоков 28 и29 умножения соответственно, выходыкоторых подключены к первому 32 ивторому 33 выходам устройства,Выход второго инвертора 13 подключен к управляющим входам первого21 и второго 22 регистров непосредственно, а к установочным входампервого 19 и второго 20 счетчиковчерез элемент 25 задержки,Устройство работает следующим образом.Измерительный преобразователь 1скорости формирует на выходе напряжение, пропорциональное производнойперемещения Х, а на выходе интегратора 2 формируется напряжение,пропорциональное перемещению Х, На выходахпервого 3 и второго 4 знакочувствительных элементов формируются сигналы в течение положительных полупериодов входных сигналов ХХ соответственно,На выходе элемента И 5 формируется сигнал при совпадении положительных значений Х и Х в каждом пол .пе.риоде.В момент с формирования сигналана выходе элемента И 5 первый триггер14 устанавливается в единичное состояние импульсом с выхода первогодиода 8,При этом первый ключ 17 замыкается и на вход первого счетчика 19 поступают импульсы с выхода генератора16 импульсов,В тот же момент , времени второйтриггер 15 устанавливается в единичное состояние импульсом с выходавторого дифференцирующего элемента7. При этом замыкается второй ключ18 и импульсы с выхода генератора 16импульсов поступают на вход второгосчетчика 20,Первый триггер 14 устанавливаетсяв нулевое состояние импульсок с выхода первого дифференцирующего элемента 6, соответствующим заднемуфронту импульса с элемента И 5 (момент С).Начиная с момента С , содержимоепервого счетчика 19 остается безизменения.В момент Г времени, соответствующий заднему фронту импульса с второго знакочувствительного элемента 4,второй триггер 15 устанавливаетсяв нулевое состояние, при этом второйключ 18 размыкается и содержимое второго счетчика 20 больше не изменяется, Кроме того, импульс, Формируемыйв момент Сз времени, поступает навходы первого 21 и второго 22 регистров, в результате чего содержимоепервого счетчика 19 переносится впервый регистр 21, а содержимое второго счетчика 20 переносится во второй регистр 22, Тот же импульс,задержанный элементом 25 задержки, поступает на установочные входы первого19 и второго 20 счетчиков, устанавливая их в нулевое состояние. 20Сигнал д с выхоца второго ЦАП24 поступает на вход "Делитель" блока 26 деления, на вход "Делимое"которого поступает сигнал, равныйСигнал, равный , Д, поступает25на первый вход первого блока 27 умножения, на второй вход которогопоступает сигнал д с выхода первсго ЦАП 23,Сигнал с выхода первого блока 27 30Йумножения, равный -- Л поступаетна входы первого 30 и второго 31 преобразователей, на выходе первого иэкоторых Формируется сигнал, равный 354. 1с ( Г), а на выходе второго -сигнал, равный 1 /з .и ( -- 0 ) .2Сигналы с выходов первого 30 ивторого 31 преобразователей поступают на первые входы второго 28 итретьего 29 блоков умножения соответственно, на вторые входы которыхпоступает сигнал с. выхода блока 26деления,На выходе второго блока 28 умножения формируется сигнал, равный Ь, а на выходе третьего блока 29 умножения Формируется сигнал равный ы50Формула изобретения1, Способ определения рассеяния энергии и собственнсй частоты55 механической колебательной системы, заключающийся в том, что всэбуждают затухающис колебания иссл:е - дуемой системы, Фиксируют моменты прохождения положения равновесия и равенства нулю скорости колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения помехоустойчивости, измеряют первый интервал времени между первым моментом прохождения положения равновесия и моментом равенства нулю скорости колебаний и второй интервал времени между первым и вторым моментами прохождения положения равновесия, параметр рассеяния энергии Ь и собственную частоту и колебаний системы определяют изоусловийЙл-- с 1 ц ( й); г 1М)о Вз.п( - . П ) где д= ; ь сю 1 г= зг., с - первый и второй соседниеФмоменты прохождения пол ожени я рави О в есия;т- момент равенства нулюскорости колебаний;Д, - первый интервал вре-мени;д - второй интервал времени.2,. Устройство для определения рассеяния энергии и собственной частоты механической системь, содер-. жащее вибропреобразователь, устанавливаемый на испытуемом объекте, два ключа, два регистра и генератор сигналов, о т л и ч а ю щ е Е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно снабжено интегратором, двумя знакочувствительными элементами, элементом И, двумя дифференцирующими элементами, четырьмя диодами, двумя инверторами, двумя григгерами, двумя счетчиками импульсов, двумя цифроаналоговыми преобразователями, элементом задержки, блоком деления, тремя блоками умножения и двумя преобразователями, в качестве генератора сигналов использован генератор импульсов, а вибропреобразователь представляет собой преобразователь скорости, выход ко- . торого подключен к входампервого знакочувствительного элемента и интегратора, выход которого подключен к входу второго знакочувствительного элемента, выход которого подклю 1583778 1 Очен к первому входу элемента И, квторому входу которого подключен выход первого знакочувствительного элемента, выход элемента И подключенк входу первого диЬАеренцирующегоэлемента, выход которого подключенчерез первый диод в прямом направлении к единичному входу первого триггера, обнуляющий вход которого подключен к выходу первого инвертора,второго знакочувствительного элемента подключен к входу второго дийеренцирующего элемента, выход которого через второй диод в прямом направлении подключен к единичному входу второго триггера, обнуляющий входкоторого подключен к выходу второгоинвертора, выход первого диййеренцирующего элемента подключен через третий диод в обратном направлении квходу первого инвертора, выход второго диФЬеренцирующего элемента черезчетвертый диод в обратном направлении подключен к входу второго инвертора, выход которого подключен квходу элемента задержки и управляющим входам первого и вторОго регистров, выход элемента задержки подключен к установочным входам первого ивторого счетчиков, входы которых со -ответственно подключены к выходампервого и второго ключей, входы которых подключены к выходу генератора 5импульсов а управляющие входы - со 9ответственно к выходам первого и второго триггеров, выходы первого и второго счетчиков импульсов подключенысоответственно к входам первого ивторого регистров, выходы которыхподключены соответственно к входампервого и второго . циАроаналоговыхпреобразователей, выход первого циАроаналогового преобразователя подключен к первому входу первого блока умножения, выход которого подключен к входам первого и второгопреобразователей, выход второго цифроаналогового преобразователя под ключен к входу Делитель" блока деления, вход Делимое которого предназначен для подключения к источнику напряжения величиной 1(, а выход -к второму входу первого блока умно жения, выходы первого и второго преобразователей подключены соответственно к вторым входам второго итретьего блоков умножения, выходыкоторых являются соответственно пер вым и вторым выходами устройства.1583778 Составитель К,ТавлиновТехред М.Моргентал Корректор В.Гирняк Редактор Л.Гратилло Заказ 2248 Тираж 439 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, И, Раушская наб., д. 4/5