Устройство для испытаний изделий на случайную вибрацию

)5 ОПИСАН ЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТ(71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева(56) Авторское свидетельство СССР М 1002849, кл. б 01 Н 1/08,С 01 Н 13/00, 1980.Авторское свидетельство СССР ЛЕ 1322107, кл, 6 01 М 7/00, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА СЛУЧАЙНУЮ ВИБРАЦИЮ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения, которое достигается путем получения разностной АЧХ формирователя посредством сравнения АЧХ, измеренной ранее, с текущей АЧХ формирователя. Сигнал с генератора 1 шума поступает на вход 6 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТ ПРИ ГКНТ СССР широкополосного фильтра 2 и далеевый сумматор 3, на второй вход которо о поступает сигнал с генератора 23 гармонического сигнала, С выхода формирователя 4 широкополосного случайного сигнала суммарный сигнал поступает на входы следящих режектирующего 5 и полосового 7 фильтров. Выделенная гармоническая составляющая поступает на вход детектора 8, с выхода которого постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде гармонической составляющей, поступает на вход схемы 9 сравнения, где срав, ивается с сигналом ЦАП 24. С выхода схемы 9 сравнения через первый ключ 10 нэпрчжение поступает на вход АЦП 11, где оно поеобразуется я шестиразрядный код, поступающий через второй ключ 12 на вход сумматора-вычитателя 13, функция которого реализуется в зависи 1 ости от сигнала с второго выхода схемы 9 сравнения, Результат запоминается в блоке 14 триггеров и через схему И 15 поступает1626098 на вход ОЗУ 16, запись в которое происходит по сигналу с блока 20 формирования адреса записи и считывания. При совпадении кодов на первом и втором входах Схемы 21 совпадения с приходом синхроимпульсэ со второго выхода блока 26 синхронизации нэ ее выходе формируется импульс записи Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам дляиспытаний изделий на воздействие широкополосной случайной вибрации с заданнымэнергетическим спектром, 5Цель изобретения - повышение точности измерения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) формирователя безувеличения времени измерения путем сравнения АЧХ, измеренной ранее, с текущей 10АЧХ формирователя и получения разностной АЧХ,Нэ фиг,1 представлена блок-схема устройства: нэ фиг.2 и 3 - временные диаг;эммы его работы; нэ фиг,4 - функциональная 15схема блока синхронизации,Устройство содержит последовательносоединенные генератор 1 шума,широкополосный фильтр 2, первый сумматор 3, формирователь 4 широкополосного случайного 20сигнала, следящий режектирующий фильтр5 и усилитель 6 мощности, последовательносоединенные следящий полосовой фильтр7, детектор 8, схему 9 сравнения, первыиключ 10, аналого-цифровой преобразовэтель 11 (АЦП), второй ключ 12, сумматор-вычитатель 13, блок 14 триггеров. схему И 15,ОЗУ 16, преобразователь 17 код - временной интервал, второй сумматор 18, второйвход которого подключен к выходу блока 19 30формирования метки второй вход которогоподключен к выходу блока 20 формирования адреса записи и считывания, к первомувходу ОЗУ 16, к второму входу схемы 21совпадения, выход которой подключен к 35третьему входу ОЗУ 16, а первый вход - квыходу преобразователя 22 частота - код,первый вход которого подключен к выходугенератора 23 гармонического сигнала, квторому входу первого сумматора 3 и к 40управляющим входам следящих режектирующего 5 и полосового 7 фильтров, входследящего полосового фильтра 7 подключенк выходу формирователя 4 широкополосного случайного сигнала, а также последовательно соединенные цифроаналоговыйпреобразователь ЦАП) 24, вход которогоподключен к выходу ОЗУ 16, и фильтр 25 в ОЗУ 16. Блок 26 синхронизации обеспечивает работу устройства, С помощью преобразователя 17 код - временной интервал, блока 19 формирования метки под управлением, кадрового и строчного синхроимпульсов на выходе второго сумматора 18 формируется полный видеосигнал. 4 ил,низкой частоты, выход которого подключен к второму входу схемы 9 сравнения, второй выход которой подключен к второму входу сумматора-вычитателя 13, третий вход которого подключен к выходу ОЗУ 16,Ус 1 ройство содержит также блок 26 синхронизации, первый выход которого под клю ен к гретьему входу второго сумматора 18, второй выход - к первому входу формирователя 19 метки и к входу блока 20 формирования адреса записи и считывания, третий выход - к второму входу преобразователя 22 частота - код, четвертый выход - к первому входу АЦП 11, пятый выход - к четвертому входу ОЗУ 16, шестой выход - к второму входу схемы И 15, седьмой выход - к второму входу блока 14 триггеров, восьмой выход - к третьему входу преобразователя 11 напряжение-код и к в 1 орому входу втсрого ключа 12, девятый выход - к третьему входу схемы 21 совпадения, десятый выход - к второму входу первоо ключа 10, а вход блока 26 синхронизации подключен к второму выходу генератора 23 гармонического сигнала,При этом выход АЦП 11 соединес первым входом второго ключа 12 шести- разрядной шиной, выход второго ключа 12 соединен с первым входом сумматора-вычитателя 13 двенадцатиразрядной шиной, выход сумматора-вычитателя 13 гоединен с первым входом блока 14 триггеров двенадцатиразрядной шиной, выход блока 14 триггеров соединен с первым входом схемы И 15 двенадцатиразрядной шиной, выход схемы И 15 соединен с вторым входом ОЗУ 16 двенадцатиразрядной шиной, выход ОЗУ 16 соединен с входом преобразователя 17 код - временной интервал, входом ЦАП 24 и с третьим входом сумматора-вычитателя 13 двенэдцатиразрядной шиной, выход блока 20 формирования адреса записи и считывания соединен с первым входом ОЗУ 16, с вторым входом схем 21 совпадения и с вторым входом блока 19 формирования метки восьмиразрядной шиной,э выход преобразователя 22 частота код соединенпервым входом схемы 21 совпадения носьмирдзрядной шиной.Блок 26 синхронизации состоит из первой 27, второй 28 и третьей 29 схем И, пер ного 30 и второго 31 счетчиков, первого 32 и второго 33 триггеров, импульсного распределителя 34, делителя 35 на три частоты импульсного сигнала, генератора 36 строчного и кадрового синхроимпульсон. делителя 37 на две часто-ы строчного синхроимпульса и ждущего мультивибратора 38.Устройство работает следующим образом,Случайный сигнал с выхода генератора 1 шума поступает на вход широкополосного фильтра 2, который формирует случайный сигнал в требуемом диапазоне частот С выхода широкополосного Фильтра 2 сигнал поступает на первый вход первого сумматора 3, на второй вход которого одновременно поступает сигнал с выхода генератора 23 гармонического сигнала, Далее суммарный гармонический и случайный сигнал поступает на вход формирователя 4 сигнала возбуждения с регулируемой АЧХ, С выхода формирователя 4 широкополосного случайного сигнала суммарный сигнал поступает одновременно на входы следящих режектирующего 5 и полосового 7 Фильтров,Центральная частота этих Фильтрон перестраивается с помощью сигнала, сни маемого с выхода генератора 23 гармония ского сигнала, и равна мгновеннои чдсс Г гармонического сигндла. С выхода следя ГГГ го режектирующего Фильтра 5 широкоцо лосный случайный сиГнал без гармонич 1;ской составляющей поступает на вход усилителя 6 мощности. С выхода следящего полосонсго фильтра 7 выделенная гармоническая составляющая поступает на вход детектор. 8 с выхода которого сигнал н ниде постоян. ного напряжения, пропорционального амплитуде гармонической составляющей, поступает на вход схемы 9 сравнения, цд втором входе которой при первом цикле измерения АЧХ формирователя отсутствует, так как на вход ЦАП 24 поступает код нуле ного уровня.При этом на выходе схемы 9 сравнения присутствует постоянное напряжение, равное постоянному напряжению на ее первом входе, которое через первый ключ 10 поступает на второй вход АЦП 11, который преобразует постоянное напряжение в параллельный шестиразрядный цифровой код, Преобразование происходит с приходом трех последовательных тактовых импульсов на первый вход АЦП 11 (фиг.2 ж),При этом по первому тактовому импульсу происходит запоминание на внутренник 10 15 20 25 40 50 - г комГ 1 ардторах АЦП 11 входной величины напряжения, по второму тактовому импульсу фиксируется выходной код преобразованного входного напряжения нд выходах преобразователя напряжение код (через 50 с), д цо третьему - сброс данного выходного кода (также через 50 с) Одноврел 1 енно с задним фронтом первого тактового импульса на второй вход первого ключа 10 поступаег импульс запрета (фиг.2 з), который закрывает первый ключ 10 до момента совпадающего с задним Фронтом третьего тактового импульса.С выхода АЦП 11 параллельный шестираэрядный цифронои код поступает на первый вход второго ключа 12 (фиг,За), на второй вход которого поступает напряжение логического "0", при котором на выходе второго ключа 12 шесть младших разрядов имеют значение логического "0", а шесть старших разрядов соответствуют параллельному шестиразрядному цифровому коду, который поступает на первый вход второго ключа 12, С выхода второго ключа 12 параллельный дненадцатиразрядный цифровой код поступает на первый вход сумматора-нычитателя 13, на третий вход коорого поступает прдллельный дненадца Гиразцядн ми код с Г 1 ыходэ ОЗУ 16 (Фиг,Зб) , ри дрвом цикл Г 1 зГхерени. АЧХ Фор. Г 1 ирондтеля дненддцдь гд,;рядГ н имеюГ зна ение ло: ичско о О . Нд н о вход СУРГ 1 сТ ОРГ НЫ К 11 Д ГГ Ч, .г ЦОГ УГГЕТ СИГНДЛ " .второго ны ода схеГ 1 ь 9 срд: еия, если о тол нное ,аГ 1 рцжци. цроцсрциРГльГ 1(1 е ам плит,д Гд,Г 1.1 Г 1 че:.кой Г;ГКстднляю щей на дерном; од: с емы 9 сравнения, больше цостс Гноо дцГожения на втором нкде схемы 9 срзвн;:.-,То с второго выхода схемы 9 срднненич нд 1 ряжение логического "О поступает а н 1 срдй вход сумматора-вычитателя 13, Напряжение логического "0" нд втором входе сумматора-нычитд Г.ля 13 оэцдчдет операцичэ сложения, при котооой значение кода на цсрном входе склддынается со значением кода нд трет ем входе сумматора-нычитателя 11,При этом происходит оперэция сложения значения кода нд первом входе из значения кода нд третьем входе сумматора-вычитателя 13. С выхода суммаора-вычитателя 13 цоосуммированныи (н соответствии со знаком) параллельный дненддцатираэрядный цифровой код пос 1 упает на первый вход блока 14 триггеров. на второй вход которого поступает тактовый илпульс фиг,Зв), который совпадает с третьим тактовым импульсом, поступающим на третий вход преобразователя 11 напряжение-код (Фиг 2 ж), По фронту5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 этого тактового импульса происходит запоминание параллельного двенадцатиразрядного цифрового кода, значение которого устанавливаются на прямых выходах блока 14 триггеров (фиг.Зг) и поступает на первый вход схемы 15, на второй вход которой поступает напряжение логической "1",Значение параллельного двенадцати- разрядного цифрового кода устанавливаегся на выходе схемы И 15 без изменения и поступает на второй вход ОЗУ 16, По адресу, выставляемому на выходе блока 20 формирования адреса записи и считывания (фиг.Зд), который поступает на первый вход ОЗУ 16 и импульса записи с выхода схемы 21 совпадения (фиг,Зз), который поступает на третий вход ОЗУ 16, происходит запись информации, которая подается на второй вход ОЗУ 16, На первый вход схемы 21 совпадения с выхода преобразователя 22 час тота - код поступает код частоты (фиг,Зж). Н второй вход схемы 21 совпадения с выхода блока 20 формирования адреса записи и считывания поступает код адреса записи, котОрый увеличивает свое значение на единицу с приходом на его вход последующего нечетного строчного синхроимпульса (фиг,2 б). На третий вход схемы 21 совпадения поступают четные с 1 рочные синхроик - пульсы (фиг.2 в), При совпадении кодов на первом и втором входах с приходом четного строчного синхроимпульса на третий вход схемы 21 совпадения на ее выходе форми руется импульс записи (фиг,Зз), который поступает на третий вход ОЗУ 16.Частота получаемых отсчетов Е АЧХ формирователя определяется верхней чэс - тотой огибающей частотной характеристики 1, и скоростью изменения частоты 1 генератора гармонического сигнала, а именноГ 0 = 21/1 Б.С частотой Е 0 происходит запуск преобразователя 22 частота - код, запуск преобразователя 11 напряжение - код и коммутэция первого ключа 10, Таким образом сканируется весь частотный диапазон от 1 н до 1 с частотой отсчетов Г 0 и происходит запись в ОЗУ 16 АЧХ устройства. Тактовые импульсы с частотой Гс с второго выхода генератора 23 гармонического сигнала поступают нз вход блока 26 синхронизации (фиг.2 е), В момент совпадения тактового импульса Е 0 с первым нечетным строчным синхроимпульсом образуются импульсы запуска на третьем, четвертом, пятом, седьмом и восьмом выходах блока 26 синхронизации(фиг.2 г,ж,э и Зв,е). При последующих циклах измерения, начиная с второго, сигнал в виде постоянного напряжения, пропорционального амплитуде гармонической составляющей, поступает на первый вход схемы 9 сравнения, на вгорой вход которой поступает постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде этой же гармонической составляющей предыдущего цикла измерения, С первого выхода схемы 9 сравнения разностное напряжение через первый ключ 10 поступает на первый вход преобразователя 11 напряжения-код, Так как амплитуда раэностного напряжения во много раз меньше амплитуд постоянных напряжений, пропорциональных амплитуде гарме иче.кой составляющей при текущем и предшествующем циклах измерений. диапазоны входных напряжений АЦП 11 при последующих циклах измерения, начиная с второго, следует уменьшить до величины соответ с 1 вующего возможному максимально 1 у разностному напряжению, Этот диапазон входных напряжений выбирается равным шагу АЦП 11 при первом цикле измерения. Для этого на его третий вход поступает напряжение логической "1",С выхода АЦП 11 параллельный шестиразрядный цифровой код поступает на пер вый вход второго ключа 12, нп второй вход ко 1 орого поступает напряжение логической"1", при котором на выходе второго ключа 12 шесть старших разрядов имеют значение ;,о, ического "0", а шесть младших разрядов соответствуют шестирэзрядному цифровому коду, который постуг,эет на первый вход второго ключа 12, С выхода второго ключа 12 параллельный дяенадцгиразряднь й цифровой код поступает на первый вход сумматора-вычитателя 13, на третий вход которого поступает параллельный две,адцатиразрядный цифровой код с выхо,.а ОЗУ 16 (при последующих циклах изм, рения РЧХ формирователя двенадцатиразрядный цифровой код имеет значение, пропорциональное амплитуде гармонической составляющей предшествующего цикла измерения). В остальном работа при втором и последующих циклах измерения совпадает с работой при первом цикле измерения, Перед началом работы происходит запись логического "0" во все разряды ОЗУ 16 пу тем подачи логического "0" на второй вход схемы И 15, на выходе которой все двенадцать разрядов имеют значение логического "0" и поступают на второй вход ОЗУ 16,Считывание на индикатор АЧХ формирователя происходит следующим образом. Блок 20 формирования адреса записи и считывания вырабатывает код адреса считывэния (фиг.Зд), который поступает на первый вход ОЗУ 16, и с приходом на четвертыйвход ОЗУ 16 импульса считывания (фиг.2 г) с частотой, соответствующей нечетному синхроимпульсу, происходит сквозное считывание информации иэ ОЗУ 16,5С выхода ОЗУ 16 информация в видепараллельного двенадцатиразрядного цифрового кода через преобразователь 17 код -временной интервал поступает на первыйвход второго сумматора 18. Одновременно 10код адреса считывания поступает на второйвход блока 19 формирования метки.Блок 19 формирования метки с приходом на его первый вход нечетного строчногосинхроимпульса вырабатывает сигнал-метку, поступающий на второй вход второгосумматора 18. Этот сигнал необходим дляиндикации текущего положения на частотной оси,Блок 26 синхронизации вырабатывает 20строчный и кадровый синхроимпульсы,поступающие с первого выхода блока 26синхронизации на третий вход второго сумматора 18. Таким образом, на выходе второго сумматора 18 получается полный 25видеосигнал, который можно подать навидеоусилитель любого видеоконтрольногоустройства, На экране индикатора видеоканального устройства АЧХ формироьзгеляиндицируется в виде вертикальных линии, 80огибающая которых описывает функцию у: -меренной АЧХ. Формула изобретения5 . ЭУстройство для испытания изделий на случайную вибрацию, содержащее последовательно соединенные генератор шума, широкополосный фильтр, первый сумматор формирователь широкополосного случай ного сигнала, следящий режектирующий фильтр и усилитель мощности, последовательно соединенные оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ), преобразователь код временной интервал и второй сумма тор, блок синхронизации, блок формирования метки, блок формирования адреса записи и считывания, преобразователь частота - код, следящий полосовой фильтр, первый вход которого подключен к выходу 50 формирователя широкополосного сигнала, генератор гармонического сигнала, к первому выходу которого подключены второй вход первого сумматора, управляющие входы следящих режектирующего и полосового фильтров и первый вход преобразователя частота - код, и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), в 1 орой вход второго сумматора подключен к выходу блока формирования метки, третий вход второго сумматора подключен к первому выходу блока синхронизации, второй выход которого подключен к входу блока формирования адреса записи и считывания и к первому входу блока формирования метки, второй вход которого подключен к выходу блока формирования адреса записи и считывания и к первому входу ОЗУ, третий выход блока синхронизации подключен к второму входу преобразователя частота - код, четвертый выход блока синхронизации подключен к первому входу АЦП, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения амплитудно-частотной характеристики, в него введены последовательно соединенные детектор, вход которого подключен к выходу следящего полосового фильтрасхема сравнения, первый ключ, выход котороо подключен к второму входу АЦЛ, последовательно соединенные второй ключ, первый вход которого подключен к выходу АЦП сумматоо-вычитатель, блок триггеров, схгма И, выход которой подключен к второму входу ОЗУ, последо;а тельно с;. динен н ые ци 11 роаналоговый прообразов 1 ель, вход которого подключен к выходу .",1 ЗУ, и фильтр низкой частоты, выход котс. ого подключен к второму входу с;:;мы сравнения, второй выход отарой подключен к второму входу сумматора-вычитатея, третий вход которого подключен к выходу ОЗУ, и схема,совпадения, первый вход которой подключен к выходу преобраэовтеля частота - код, второй вход - к выходу блока формирования адреса записи и считывания, а выход - к третьему входу ОЗУ, пятый выход блока синхронизации подключен к четвертому входу ОЗУ, шестой выход - к второму входу схемы И, седьмой выход - к второму входу блока триггеров, восьмой выход - к третьему входу АЦП и к второ,1, входу второго ключа, девятый выход - к третьему входу схемы совпадения, десятый выход - к второму входу первого ключа, а вход блока синхронизации подключен к второму выходу генератора гармонического сигнала,1626098 26 Составител ь К.Тавл и нов ехред М.Моргентал едакт озориз ректор мборска оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, у на,1 акаэ 271 Тираж 354 ВНИИПИ Государственного комите 113035, МоскваПодписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР