Способ определения динамической характеристики объекта и установка для его осуществления

Союз СоветскихСщиалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ни 994948(22) Заявлено 090281 (21) 3245072/25-28 Р 1 М К з С 01 М 7/00 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий.(088.8 ) Дата опубликования описания 07.02.83 явитель чно-исследовательский институт интроскопии 54 ) СПОСОБ ОПР ОБЪЕКТА2 0 Указанная характ функционально св действия и выходта 11,2 стика однозначнвает внешние. вореакцию объек 5 я 3 Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниямна воздействие одиночного удара, аименно к способам и устройствам дляопределения динамических характеристик объектов,Известен способ определения динамической характеристики объектапри испытаниях на удар, заключающийся в том, что на объект воздействуютодиночным ударным импульсом в видеон функции или одиночного скачка, регистрируют отклик объекта и определяют динамическую характеристикуобъекта, например, в виде комплексного коэффициента передачиЧ(3 в) - К(о )е,Однако при этом подразумевается, то внешнее воздействие является ли армоническим, либо иным периодичес им процессом. Если же входные возействия не являются периодическими о неизбежна погрешность в опредеении динамических характеристик, оторая зависит от степени отклонены ЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ входного воздействия от единичного скачка или импульсной функции .Дирака,Наиболее близким к изобретение по технической сущности является способ определения динамической ха-; рактеристики объекта, заключающий-. ся в том, что на объект воздействуют одиночным ударным импульсом, регистрируют и анализируют импульс отклика объекта, а затем аналитически вычисляют характеристику ударного спектра, пользуясь соотношениЕм .(т ) м.2 Х Г Г(Г )1., где 5(т ) -ударный спектр, 1 Г( Г ) 1 - модуль спектра Фурье. Способ определения динамической характеристики объекта может быть осуществлен как аналоговой, так и цифровой установкой.Установка для определения динаМической характеристики объекта в аналоговой форме, содержит устройство для приложения одиночного ударного импульса к исследуемому объекту, устанавливаемый на исследуемом объек-, те датчик ускорения, выход которого соединен через согласующее устройство с анализатором спектра, содержа-, щим устройство,для среза верхних частот, представляющее собой один фильтр нижних частот, блок полосовых фильт 994948ров, блок амплитудных детекторов,4устройство отображения, ко входамкоторого подключены выходы блокаамплитудных детекторов. Эта установка обеспечивает сопоставление аналитически рассчитанного ударного спект. -ра с суммарным спектром сигнала отклика (:2 3.Недостатком известных способа определения динамической характеристикиобъекта и установки для его осущест .вления являются необходимость воэ 10действия на объект ударным импульсомстрого нормированной формы, а также необходимость аналитического,либографоаналитического (по номограмме )вычисления ударного спектра. Крометого, в установке невозможно аппаратурное определение ударного спектра.Цель изобретения - аппаратурноеопределение ударного спектра объектапри нагружении импульсом проиэвольной формы.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу на. объектвоздействуют одиночным ударным им,пульсом, регистрируют и анализируют 25 импульс отклика объекта, а анализ импульса отклика производят многократно, причем в каждом последующемЕ цикле анализа одновременно изменяют верхнюю граничную частоту 30Епъц импульса отклика и ширину дГ,п 4, полосы пропускания фильтров анализатора так, чтобы выполнялось соотношение Ех = 2 :д Г 1 где впмхцелое положительное число, не рав ное 1, и измеряют пиковые значения амплитуд на резонансных частотах фильтров, по которым определяют ударный спектр.Для достижения этой цели в установке для определения динамической характеристики объекта, содержащей,. устройство для приложения одиночного ударного импульса к исследуемому объекту, устанавливаемый на исследуемом объекте датчик ускорения, выход которого соединен через согласующее устройство с анализатором спектра содержащим устройство для,среза верхних частот, блок полосовых фильтров и блок, амплитудных детекторов, и устройство отображения, к входам которого подключены выходы блока амплитудных детекторов, устройство для среза верхних частот выполнено в виде блока параллельно соединенных Бфильтров нижних частот, блок полосовых фильтров выполнен в виде матрицы, в каждой строке которой содер-жится щ параллельно соединенных полосовых фильтров, а в каждом столбцек параллельно соединенных полосовых фильтров, причем каждая строка матрицы полоссвых фильтров подключена к выходу соответствующего фильтра нижних частот, каждый столбец матрицы Я полосовых фильтров подсоединен квходу блока амплитудных детекторов,а полоса пропускания 4 Г 4,каждогоиз щ полоссвых фильтров и верхняяграничная частота Е, каждого изВ всхфильтров нижних частот выбраны изсоотношениядГЯтяхЕфп) 2 щ 1где ю - целое положительное число,не равное 1.На фиг. 1 показана блок" схема предлагаемой установки для определениядинамической характеристики объекта;на фиг. 2 - изменение характера спектра импульса для различных соотношений времени Т регистрации .одиночного импульса длительностью ь (а - ли;.нии спектра АМ(м) с дискретностью2 УЯ = Т за время регистрации Т = 5 т;б - линии спектра А(цо) с дискрет 2 Уностью Д = эа время регистраТции Т = 2 ф; 6 - линии спектра АЕ(ц2 Т(с дискретностью Я =Тэа времярегистрации Т = 4/3 Г; Ъ - линииспектра А 1(м) с дискретностью2 78д = - за время регистрации Т=7.установка для осуществленияспособа определения динамической характеристики объекта содержит устрой.ство 1 для приложения одиночногоударного импульса к исследуемомуобъекту 2, на котором устанавливаютдатчик 3 ускорения, выход которогосоединен через согласующее устройство 4 с анализатором спектра, сос-.тоящим из устройства 5 среза верхних частот, блока 6 полосовых фильтров, блока 7 амплитудных детекторови устройства 8 отображения.Устройство 5 среза верхних частот выполнено в виде блока параллельно соединенных фильтров нижних частот, имеющего:входов ивыходов. Блок 6 полосовых фильтров выполненв виде матрицы. Каждая из М строК матрицы, содержащая щ параллельно соединенных полосовых фильтров, подключена к соответствующему М выходу устройства 5 среза верхних частот, Каждый иэ е столбцов матрицы, содержащий Е параллельно соединенных полосовых фильтров, подсоединен к соответствующим М входам блока 7 амплитудных детекторов, Верхняя граничная частота Е 4, каждого из фильтров нижних частот устройства 5 среза верхних частот связана с полосой .пропускания ьГ,1, каждого из в полосовых фильтров, составляющих 1-ю строку матрицы блока 6 полосовых фильтров; ооотиовееиемтвюеК У.тот устройства 5 среза верхних частот и блока б полосовых фильтров различны. Вследствие различия постоянных времени фильтров .нижних частоти полосовых фильров,в анализатореосуществляется функция кратковременнОго запоминания сигнала отклика.В каждом из К каналов блока 7амплитудных детекторов выделяются,пиковые значения амплитуд дискретныхспектров, совокупность которых представляет собою ударный спектр. С 1выходов блока 7 амплитудных детекторов сигналы, пропорциональные ударному спектру, поступают на входы уст ройства 8 отображения, где осуществляется. их регистрация.Использование предлагаемых способаи установки для его осуществления позволит получать действительные ударныеспектры объектов в процессе их испытаний, что сократит время исйытаний, повысит коэффициент использования испытательного оборудования. Таким образом, если при анализеимпульса длительностью ,Т , зарегистрированного на интервале наблюдения Т с частотой дискретизациийй, одновременно изменять частоту дискретизации ю ии верхнююграничную частоту Г. спектра аналиФщсвэируемого импульса в соответствии суказаннымусловием, то при неизменном числе аналйзаторов получают дискретные спектры резонаторов объектапиковые значения которых, отнесенныек Их собственным частотам, образуютударный спектр.Способ осуществляется следующим 30образоььВ момент соударения устройства 1для приложения одиночного ударногоимпульса с.исследуемым объектом 2ударное воздействие преобразуется З 5датчиком 3 ускорения в импульсныйэлектрический сигнал, который черезсогласующее устройство 4 поступаетна 1 с параллельных входов устройства5 среза верхних частот, 4 ОС М выходов устройства 5.срезаверхних частот на 1 входов блока бполосовых фильтров поступают сигналы,ширина спектров которых ограниченаверхней граничной частотой Г 445фильтров нижних частот.Каждый из полосовых фильтров матрицы блока б выделяет из поступившего сигнала текущее значение амплитудыдискретных спектров сигналов. Параллельное соединение фильтров нижнихчастот и полосовых фильтров позволяет осуществлять многократный анализотклика, объекта так, что одновременно в каждой параллельной цепи анализатора спектра, состоящей из фильтранижних частот и одной строки матрицыблока б полосовых фильтров, выполняется соотношение Г, = 2 ЪГ 1В результате на М входов блока 7амплитудных детекторов с М выходов фО.блока б полосовых фильтров поступаютсигналы, пропорциональные значениямдискретных амплитуд спектра отклика,сдвинутые во времени, поскольку постоянные времени фильтров нижних час- И Формула изобретения что означает, что верхняя граничнаячастота спектра импульса должнауменьшаться пропорционально 2 ф, аширина полосы пропускания фильтрованализатора как2 Р РГ,мщ Ю 2 фи 121 Ю 2" 2 " "приемгде М 2 сопзй; щ = сопьф;1 с 1,2,3п.Таким образом,рав+1-1й аЕ, г р 1, Способ определения динамической характеристики объекта, заключающийся в том, что на объект воздействуют одиночным ударным импульсом,регистрируют и анализируют импульсотклика объекта, о т л и ч а ю щ и й-.с я тем, что, с целью аппаратурного определения ударного спектраобъекта при нагружении импульсомпроизвольной формы, анализ импульса отклика производят многократно,причем в каждом последующем Ф циклеанализа одновременно изменяют верхнюю граничную частотуГ импульсаотклика и ширинуН,.1,полосы пропускания фильтров анализатора так, чтобы выполнялось соотношение Г 1,ю- %плох2 -И где в - целое положительное число, не равное 1, и измеряют пиковые значения амплитуд нарезонансных частотах фильтров, покоторым определяют ударный спектр.2, Установка для определения динамической характеристики объекта, содержащая устройстводля приложенияодиночного ударного импульса к исследуемому объекту, устанавливаемыйна исследуемом объекте датчик ускорения, выход которого соединен черезсогласующее устройство с анализатором спектра, содержащим устройстводля среза верхних частот, блок по.лосовых фильтров и блок амплитудныхдетекторов, и устройство отображения, к входам которого подключены выходы блока амплитудных детекторов,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью аппаратурного определенияударного спектра объекта при нагруженин импульсом произвольной форьи, устройство для среза верхних частот выполнено в виде блока параллельно соединенных % фильтров нижних частот, блок полосовых фильтров выполнен в виде матрицы, в каждой строке которой содержится т параллельно соединенных полосовыхфильтров, а в каждом столбце - % параллельно соединенных полосовых фильтров, причем каждая строка матрицы полосовых 10 фильтров подключена к выходу соответствующего фильтра нижних частот, каждый столбец матрицы полосовых фильтров подсоединен к входу блока . амплитудных детекторов, а полоса 15 пропускания аУ, каждого из т нолосовых фильтров и верхняя граничная частота Г,акаждого из 1 Фильтров нижних частот выбраны из соотношенияМтаха к=-1.где е - целое положительное число,не равное 1.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Батуев Г,С., Голубков Ю.В.,Ефремов А.К., Федосов А.А. Инженерные методы исследования ударных процессов. М., "Машиностроение". 1977,с. 239.2. Каталог Фирмы "Брюль и Къерф.Раздел "Анализируеаие и выравнивающие системы для автоматического испытания на случайные вибрации и механические ударыф. Модели 3378, 3379,3380, 1975.(прототип).994948 Жг ф Г/М Составитель В,КоРедактор Н.Бобкова Техред С,Мигунова ки Корректор М.Ко одписно нлиал ППИ "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Ф 3 ф/Е каз 629/27 Тираж 871 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра