Устройство для программных испытаний изделий в автоколебательном режиме

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 19 53) 4 С 01 ТЕНИЯ иче(ЛеГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградский электротеский институт им. В.И.Ульянонина)(54) УСТРОЙСТВО ДИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙРЕЖИМЕ(57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для контроля качества илиопределения характеристик изделий позначениям частот их резонансных колебаний. Целью изобретения являетсярасширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения возможности ЛЯ ПРОГРАММНЫХ В АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОМ1439431 работы устройства с вибродатчикамилюбого типа, Поставленная цель достигается путем обеспечения баланса фазв автоколебательном контуре, а также компенсированием фазовых искажений, вносимых входным меХаноэлектрическим и выходным электромеханическим преобразователями, Настройка начастоту собственных колебаний испытуемого иэделия происходит за счетавтоматического поддержания заданнойамплитуды колебаний на выходе первогОинтегратора 7, входящего в автоколебательный контур, включающий испытуемое изделие. Электрическим сигналом,поступающим на вход второго преобразователя 2 1 напряжения в разнонаправленные токи, регулируется фазовый Изобретение относится к испытательной технике и может быть ис" пользовано для контроля качестваили определения характеристик иэде 5лий по значениям частот их резонансных колебаний.Цель изобретения - расширение экспуатационных воэможностей путемобеспечения возможности работы устройства с вибродатчиками любого типа.Поставленная цель достигается путем обеспечения баланса Фаз в авто колебательном контуре в том случае,когда входной механоэлектрическийпреобразователь измеряет скорость испыгуемого изделия, а также регулированием фазового сдвига между сигналами с выходов первого и третьегоинтеграторов, что позволяет компенсировать фазовые искажения, вносимыевходным механоэлектриыеским и выходным электромеханическим преобразователями,На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема устройства;,на Фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие процессы настройки на резонансные частоты; на фиг.3 - временные диаграммы, иллюстрирующие регу-лировку Фазового сдвига; на Фиг,4 временные диаграммы, иллюстрирующиерегулировку амплитуды испытательногосигнала. сдвиг между сигналами с выходов первого 7 и третьего 23 интеграторов.Так как сигнал треугольной формыпреобразуется с помощью функционального преобразователя 14 в синусоидальный сигнал, прикладываемый черезблок 13 умножения и выходной электромеханический преобразователь 1 киспытуемому изделию, то регулировкаФазового сдвига между сигналами обеспечивает возможность проводить программные испытания изделий с использованием вибродатчиков любого типаи при необходимости компенсироватьфазовые искажения, вносимые входныммеханоэлектрическим 2 и выходнымэлектромеханическим 1 преобразователями. 4 ил,Устройство для программных испытаний изделий в автоколебательном режиме содержит выходной электромеханический преобразователь 1, входной механоэлектрический преобразователь 2, первый масштабный резистор 3, первый нелинейный блок 4 с релейной характеристикой, первый реверсивный мостовой переключатель 5; у которого одна диагональ подключена к выходу первого преобразователя 6 напряжения в разнонаправленные токи, первый интегратор 7, второй масштабный резистор 8, первый измерительный блок 9, первый блок 10 сравнения, к второму входу которого подключен пер вый выход блока 11 программы, второй интегратор 12, блок 13 умножения, функциональный преобразователь 14 треугольного напряжения в синусоидальное, второй измерительный блок 15, второй блок 16 сравнения, второй вход которого соединен с шиной источника 17 опорного напряжения, интегрирующий элемент 18 с ограничением, третий блок 19 сравнения, второй реверсивный мостовой переключатель 20, второй преобразователь 21 напряжения в разнонаправленные токи, третий реверсивный мостовой переключатель 22, третий интегратор 23, второй нелинейный блок 24, третий 25 и четвертый 26 масштабные резис 1439431торы, двухпозиционный переключатель 27 и пятый масштабный резистор 28.Устройство работает следующим образом.5Перед включением устройства к испытуемому изделию подсоединяются преобразователи 1 и 2, в результате чего при сооветственном положении переключателя 27 (Фиг.1) иэделие ока зывается включенным в замкнутый контур, образованный входным механоэлектрическим преобразователем 2, первым масштабным резистором 3, первым нелинейным блоком 4 с релейной характеристикой, первым реверсивным мостовым переключателем 5, первым интегратором 7, двухпоэиционным переключателем 27, функциональным преобразователем 14 треугольного напряжения в синусоидальное, блоком 13 умножения, выходным электромеханическим преобразователем 1. Начальная частота автоколебаний в этом контуре устанавливается напряжением ц 4 с второго выхода блока 11 программы. В начале работы устройства на выходе интегрирующего элемента 18 с ограничением Формируется уровень ц,8, а на выходе третьего блока 19 сравнения - выход 30 ное напряжение ц ц 4 + ц 18, Напряжение Ц преобразуется преобразователем 6 в разнонаправленные токи одинаковой величины +, При включении устройства нелинейный блок 4 устанавливается в одно из двух устой- ЗБ чивых состояний, например, характеризуемое положительным выходным потенциалом -Ц 4. Это вызывает поступ/ление на вход первого интегратора 7 через первый реверсивный мостовой пе 40 реключатель 5 тока - . При этом напряжение Ц на выходе интегратора бу 7дет изменяться по линейному закону в отрицательную сторону до момента, когда напряжение ц на входе первого нелинейного блока 4 изменит знак и станет отрицательным. Тогда произойдет переключение первого нелиней-ного блока 4 в другое устойчивое состояние, характеризуемое отрицательным выходным потенциаломСледовательно, через первый реверсивный мостовой переключатель 5 будет протекать ток -1 к входу первого интегратора 7 и на выходе первого ин- ВВ тегратора 7 напряжение начнет изменяться в положительную сторону до очередного переключения первого нелинейного блока 4, Амплитуда треугольных колебаний на выходе первогоинтегратора 7 определяется величинойпорога срабатывания первого нелинейного блока 4, который за счет положительной обратной связи через масштабные резисторы 8 и 28 имеет гистерезисную релейную характеристикус порогами срабатыванияЦ,. Второйизмерительный блок 15 преобразует,напряжение ц в сигнал положительнойполярности ц величина которогоравна амплитуде треугольного сигнала.Поэтому по прошествию периода колебаний сигнал на выходе второго блокасравнения ц= ц д - ц, оказываетсяравным нулю (фиг. 2 а) .За счет связи через резистор 25автоколебательный контур, состоящийиз третьего интегратора 23, второгонелинейного блока 24, третьего реверсивного мостового переключателя 22оказывается в режме вынужденных колебаний, частота которых определяется частотой автоколебаний в контуре,содержащем испытуемое изделие. Посредством изменения уровня управляющего напряжения ц , на входе второго преобразователя 21 напряжения вразнонаправленные токи регулируютсявеличины токов, поступающих черезвторой реверсивный мостовой переключатель 20 на вход второго нелинейного блока 24, В результате осуществляется регулировка величины перепадовтокаь на входе второго нелинейного блока 24 и как следствие - регулировка фазового сдвига между треугольными сигналами на выходах первого и третьего интеграторов (фиг.3).В частности, возможна установка фазового сдвига, равного по величинеип/2. Поэтому испытуемое иэделие будет возбуждаться сигналом синусоидальной формы ц 4, который получается из треугольного сигнала с выходапервого 7 или третьего 23 интегратора,Сигнал синусоидальной формы черезблок 13 умножения прикладывается квходу выходного. электромеханическогопреобразователя 1. По мере раскачкииэделия увеличивается амплитуда сигнала с выхода входного механоэлектрического преобразователя 2, Этотсигнал через первый масштабный резистор 3 прикладывается к входу первого нелинейного блока 4, В автоколе5 14бательном контуре возможны три случая установления частоты автоколебаний, которая равна собственной частоте испытуемого изделия,В первом случае напряжением Изадаются такие величины токов 1,поступающих через первый реверсивныймостовой переключатель 5 на. вход первого интегратора 7, что амплитудатреугольного сигнала равна заданнойвеличине Б при любой амплитуде сигнала Б с выхода входного механоэлектрического преобразователя 2Приэтом фазовый сдвиг между сигналамиБ, и И равен Т/2 (фиг,2 б), что характерно для автоколебаний с частотой собственных колебаний испытуемого изделия когда входной механоэлектрический преобразователь 2 работает в режиме акселерометра.Во втором случае напряжением Бзадаются такие величины токов +д,поступающих через первый реверсивный мостовой переключатель 5 на входпервого интегратора 7, что амплитудатреугольного сигнала в переходномпроцессе оказывается меньше заданнойвеличины БА при любой амплитуде сигнала Б с выхода входного механо электрического преобразователя 2,(фиг.2 в) При этом Фазовый сдвигмежду сигналами УЭ и У оказывается меньше 1/2, что характерно дляавтоколебаний с частотой ниже частоты собственных колебаний испытуемогоизделия, когда входной механоэлектрический преобразователь 2 работает в режиме акселерометра. В результате измерения амплитуды сигнала Б,;вторым измерительным блоком 15 исравнения его выходного сигнала Б;с задаваемым уровнем Ц, на выходевторого блока 16 сравнения формиру-.ется сигнал У, = ПА - Б, Этот сигнал И, приложенный к входу интегрирующего элемента 18 с ограничением, вызывает увеличение уровня напряжения на его выходе, Поэтому нарастают сигнал У = Б, + 01, приложенный к входу первого преобразователя б напряжения в разнонаправленные токи, а следовательно, и крутизна изменяющегося напряжения навыходе первого интегратора 7. Какследствие увеличивается частота автоколебаний в контуре до момента,когда амплитуда Б 1 не достигнет установленного значения У. Третий случай установления частоты автоколебаний возможен, если в переходном процессе амплитуда сигнала на выходе первого интеграторапревышает установленное значение Б. При этом фазовый сдвиг между сигналами БЗ и Уоказывается боль. ше/2, что характерно для автоколебаний с частотой выше частоты собственных колебаний испытуемого изделия, когда входной механоэлектрический преобразователь 2 работает в режиме акселерометра.Последующий процесс настройки амплитуды колебанийа следовательно, и частоты автоколебаний аналогичен описанному для второго случая,Регулирование амплитуды нагружения испытуемого изделия в соответствии с программой осуществляется после настройки на частоту собственных колебаний с помощью канала регулировки уровня возбуждения. Для этого измеряется амплитуда сигнала свыхода входного механоэлектрического преобразователя 2 с помощью первого измерительного блока 9. Выходнойуровень напряжения Бв1 (фиг,4) свыхода первого измерительного блока 9сравнивается с помощью первого блока 10 сравнения с сигналом с первого выхода блока 11 программы. На выходе первого блока 10 сравнения формируется сигнал рассогласования, если уровень колебаний испытуемого изделия не соответствует заданному наданной ступени нагружения. Этот сигнал рассогласования, прикладываемыйк входу второго интегратора 12, вызывает изменение выходного напряжения на его выходе и, следовательно,изменение коэффициента передачи блока 13 умножения до момента, когдасигналы с первого выхода блока 11 45программы и выхода первого измерительного блока 9 не окажутся равными повеличине. Переход к следующей ступени нагружения осуществляется за счетизменения величины напряжения на первом выходе блока 11 программы.Таким образом, настройка на частоту собственных колебаний испытуемогоизделия происходит за счет автоматического поддержания заданной амплиту- ,ВВ ды колебаний на выходе первого интегратора 7, входящего в автоколебательный контур, включающий испытуемоеизделие, Электрическим сигналом, по39431 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 7 14 ступающим на вход второго преобразователя 21 напряжения в разнонаправленные токи, регулируется фазовый сдвиг между сигналами с выходов первого 7 и третьего,23 интеграторов, Так как сигнал треугольной формы постоянной амплитуды преобразуется с помощью функционального преобразователя 14 в синусоидальный испытательный сигнал прикладываемый через блок 13 умножения и выходной электромеханический преобразователь 1 к испытуемому изделию, то регулировка фазового сдвига между треугольными сигналами обеспечивает возможность проводить программные испытания изделий с использованием вибродатчиков любого типа и при необходимости компенсировать фазовые искажения, вносимые, например, входным 2 и выходным 1 преобразователями. В результате оказывается возможным проводить прецизионные испытания сложных инженерных конструкций в расширенном частотном диапазоне с вибродатчиками любого типа, что расширяет эксплуатационные воз можности системы.Формула изобретенияУстройство для программных испытаний изделий в автоколебательнсм режиме, содержащее выходной электромеханический преобразователь соединенные последовательно входной механоэлектрический преобразователь,первый масштабный резистор, нелинейный блок, первый реверсивный мостовой переключатель, у которого одна диагональ подключена к первой паре выходов первого преобразователя напряжения в разнонаправленные токи, и первый интегратор, выход которого через второй масштабный резистор соединен с входом первого нелинейного элемента, канал регулировки уровня возбуждения, включающий последовательно соединенные первый измерительный блок, подключенный к выходу входного механоэлектрического преобразователя, первый блок сравнения, к второму входу которого подключен первый выход блока .программы, второй интегратор и блок умножения, включенный между входом выходного механоэлектрического преобразователя и выходом Функционального преобра- . зователя треугольного напряжения всинусоидальное, канал стабилизацииамплитуды треугольного сигнала,включающий поаледавательно соединенныевторой измерительный блок, вход которого подключен к выходу первого интегратора, второй блок сравнения,второй вход которого соединен с шиной источника опорного напряжения,интегрирующий элемент с ограничениеми третий блок сравнения, у котороговыход поДключен к входу первогопреобразователя напряжения в разнонаправленные токи, а второй входсоединен с вторым выходом блока программы, а также зторой реверсивныймостовой переключатель, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплутационных возможностейпутем обеспечения возможности работы устройства с вибродатчиками любого типа, в него введены второй преобразователь напряжения в разнонаправленные токи, выход которого соединен с первой диагональю второго реверсивного мостового переключателя,а вход - с шиной источника управляющего напряжения, третий реверсивныймостовой переключатель, у которогоодна диагональ годключена к второйпаре выходов первого преобразователянапряжения в разнонаправленные токи, третий интегратор, вход которогосоединен с вью одом третьего реверсивного мостового переключателя, второй нелинейный блок, выход которогоподключен к управляющим входам второго и третьего мостовых реверсивных переключателей, а вход соединенс выходом второго реверсивного переключателя непосредственно через третий масштабный резистор с выходом первого интегратора и через четвертьгй масштабный резистор с выходом 45третьего интегратора, а также двухпозиционный переключатель, общий контакт которого соединен с входом функционального преобразователя треугольного напряжения в сннусоидальное, а коммутируемые контакты подключены к выходам первого и третьего интеграторов, и пятый масштабный резистор, включенный между входом и выходом первого нелинейногоблока.