SU1073592A1 - Устройство дл испытани на случайные вибрации - Google Patents

Abstract

УеТРОЙСТВО ДЯЯ ИСШТАНИЯ НА ВНВР)МШ«, содержащее последовательно соёданенные источник елучайаргр сигнала, формирователь спектра, канал которого ёклтает в 1регулируекиай по добротности и частоте полосовой фильтр и управл ем 1|й усилитель, первай сукочатор, вьючитательупоследовательно соединенные усилитель МОЩНОСТИ- и возбудитель колебаний с установленным на его подвижной чайти вибрбдатчиком, айализатор спектра, включающий в себ  квадратичный детектор, набор полосовых аналиэируюпщх фильтров и второй сумматор, о т л и ч а ю 1Д е е с   , тем, что, с целью повышени  точности формировани , оно снабжено управл каде вычислительным блоком с  чейками пгш ти, генераторами . Функций и гармонического сигнала, первым и вторым генераторами пилообразного напр жени , дифференциатором , делителем, знакочувствительньм вентилем, а также в каждом канале Формировател  спектра. первым и вторым ключами,дополнительными управл емыми третьим, четвертым и п тьо4 ключами, источник случайносчэ сигнала выполнен многоканальным , канал которого под- ключен через первый ключ ко входу соответствуюв1его полосового фильтра формировател  спектра, второй которого в;каждс канале соедин ет вьвсод управл емого усилител  с входом первого сумматора, выходом подключенного вычитат .ель ко входу уьилйтел  мотнос ти, управл кадие входы первых и вторых ключей, полосовых фильтров, управл емых усилителей формировател  спектра и п того ключа соединены с управЛ юще-вычислительным блоком , анализатор спектра выполнен в виде последовательно соединенных кв-адратичногр детектора, входом подключенного к вибратчику делител , ко второму входу которого подключен генератор функций, и набора полосовых анализирующих фильтров , каждый из которах регулируемый по коэффициенту передачи усилитель соединен с входом второго сумматора, выход которого под-г ключен ко входам третьего ключа и знакочувствительйого вентил , выходом годКлюче ногр ко входам третьего и четвертого , выходы ко- ; торых подключены ко входам увравд юте-вычислительного блока | ко входу которого подключен также выход дифференциатора , причем выход второго генератора йиЛообразногр напр жени  соединен с управл ющими входами Четвертого клдачга и ,регул1Фуекых усилителей анализатора (зпектра, выход первого генератора пилообразного Напр жени  соедииен с управл ющими дифферен191атора, генератора функций и генератора гармонического сигнала, выход которого через п тый ключ соединен с входами вычитател  и каждого первого ключа формировател  спектра.

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике.и может быть использовано в приборостроении, машиностроении дл  испытани  изделий на шрокополосную случайную вибра1Ш8.

Известно устройство дл  испытани  на случайные вибрации, содержащее генератор шума, подключенный к его выходу формирователь, каждшй канал которого включает полосовой фильтр,регулируемый по добротности и частоте настройки и усилитель, первый сумматор, входы которого подключены к выходам усилителей, а выход через усилитель мощности к входу возбудител  колебаний, вибродатчик , многоканальный анализатор , каждый канал которого включает набор полосовых фильтров, измерители дисперсии, вычитатели и второй .сумматор, ко входу которого подключен задатчик, выход второго сумматора каждого канала анализатора подключен к управл ющему входу соответствующего усилител , а выходы вычитателей соединены с входами соответствую иих полосовых фильтров формировател  С1 3.

Устройство позвол ет формировать спектр случайных вибраций, осуществл   при этом частичную настройку добротности частоты полосовых фильтров формировател . Однако точность формировани  спектра устройством недостаточна , что обусловлено взаимовли нием каналов формировани , про вл ющимс  особенно в области сопр жени  фильтров. Кроме того, методика настройки отличаетСЯ: большой сложностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  испытани  на случайные вибрации, содержащее последовательно соединенные источник случайного сигнала, формирователь спект-ра , каждый канал которого включает в себ  регулируемый по добротности и частоте полосовой фильтр и управл емый усилитель, первый сумматор, вычитатель, последовательно соединенные усилитель мощности и возбудитель колебаний с установленным на его подвижной части вибродатчиком , анализатор спектра, включаювшй в себ  квадратичный детектор, набор полосовых анализирующих фильтров и второй сумматор 23.

Устройство обеспечивает формирование заданного спектра вибраций и частичную настройку формирующих фильтров по добротности и частоте с учетом амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) вибротракта, одHQKO точность формировани  недостаточна . Это обусловлено тем, что в устройстве невозможно оптимально

учесть взаимное вли ние каналов форми{)овани .

Даль изобретени  - повьпиение точности формир овани .

- Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  испытани  на случайные вибрации, содержащее последовательно соединенные источник случайного сигнала, формирова .тель спектра, каждый канал кото рого включает в себ  регулируемый по добротности и частоте полосовой фильтр и управл емый усилитель, первый сумматор, вычитатель, последовательно соединенные усилитель

5 мощности и возбудитель колебаний с установленным на его подвижной части вибродатчиком, анализатор спектра, включающий в себ  квадратичный детектор, набор полосовых

0 анализирующих фильтров и второй сумматор, снабжено управл юще-вычислительным блоком с  чейками пам ти , генераторами функций и гармонического сигнала, первым и вторым

5 генераторами пилообразного напр жени , дифференциатором, делителем, знакочувствительным.вентилем, а также в каждом канале формировател  спектра - первым и вторым ключами,

Q дополнительными управл емыми третьим, четвертым и п тым ключами, источник случайного сигнала выполнен многоканальным, каждый канал которого подключен через первый ключ , ко входу соответствующего полосового фильтра формировател  спектра, второй ключ которого в каждом канале соедин ет выход управл емого усилител  с входом первого сумматора , выходом подключенного через

0 вычитатель ко входу усилител  мощности , управл к цие входы первых и вторых ключей, полосовых фильтров,: управл емых усилителей формировател  спектра и п того ключа соеди5 нены с управл юще-вычислительным блоком, анализатор спектра выполнен в виде последовательно соединенных квадратичного детектора, входом подключенного к вибродатчнку, ко

0 второму входу которого подключен генератор функций, и набора полосовых анализирующих фильтров, каждый из которых через регулируемый по коэффициенту передачи усилитель соеди5 нен с входом второго сумматора, выход которого подключен ко входам третьего ключа и знакочувствительного вентил , выходом подключенного ко входам третьего и четвертого клю0 чей, выходы которых подключены ко входам управл юще-вычислительного б.лока, ко входу которого подключен . также выход дифференциатора, причем выход второго генератора пилообразного напр жени  соединен с управл кнцими входсши четвертого ключа и регулйруемах усилителей анализатора спект ра, выход генератора пилообразного напр жени  соединен с управл ющими входами дифференциатора генератора функций и генератора гар монического сигнала, выход которого через п тый ключ соединен с входа14 вычитател  и каждого первого ключа формировател  спектра. . Сущность изобретени  заключаетс в следующем. Дл  решени  задачи декомпозиции смеси на компоненты используют св  между заданной .функцией G{ui) спект ральной плотности мощности и преобразованной функцией G() : р(б(ы. )гехр -у (W;J, (и где Р - оператор преобразрвани  Фурье; Л - параметр; f - частота. Дл  фильтров, описываемых гаусс вой кривой выражение (1) приводит к соотношению /«(.л// -М 1 2() -полоса пропускани  фор мирующего фильтра; -номер фильтра; J -квадрат модул  АЧХ фор ,A)F мирующего фильтра; и)ф - частота набтройки филь ра. Как видно из выражени  (2) при увеличении ( полоса каждой гауссовой компоненты уменьшаетс , и при Я /5 она выразитс  в функцию в Г-фу кцию. соотношение (2) не в полн етс  и режим работы устройств характеризуетс  по влением осцилл ции и отрицательными значени ми функции С(и1,д), что и используетс  дл  определени  параметров формиру кнцих фильтров. Нахождение (и,Д) упрощаетс  если G(, J) - периодиче ка  функци . Это используетс  в устройстве, где все временные сигналы , соответствующие необходимым АЧХ и спектрам, периодические. В этом случае (1) принимает где Cj и Cj соответственно коэффи циенты р да Фурье пре образованной О{и,д) и заданной G (о)-функций; . 5 - частота изменени  параметра .Д. В устройстве га1 «оники, соответствующие этим коэффициентам, выдел ютс  с помощью узкополосных фильт Д Л .ЛГ| ров, а умножение на ехр ализуетс  с помощью регулируемых усилителей, коэффициенты передачи которых.завис т в каждый момент времени от известных К, Т и измен ющегос  по известному закону Д . Дальнейшее суммирование гармоник дает периодическую функцию G(ut, ;). Отсчеты значений этой функции запоминаютс  и обрабатываютс ) В результате определ ют коэффициент передачи, частоту настройки и полосу пропускани  формирующих фильтров , реализующих формирование задан ного спектра вибраций в контролируемой точке издели . На чертеже представлена структурна  схема устройства. Устройство, дл  испытани  на случайные вибрации содержит, источник 1 случайного сигнала, многоканальный формирователь спектра, каждый канал которого образует последовательно соединенные первый ключ 2, вход которого соединен с выходом одного из каналов источника 1, регулируемый по добротности и частоте полосовой фильтр 3, управл емый усилитель 4 и второй ключ 5, общий дл  всех каналов первый сумматор б, последовательно соединенные вычитатель 7, усилитель 8 мощности и возбудитель 9 колебаний, вибродатчик 10, установленный на подвижной части возбудител  9 колебаний, анализатор спектра, включающий последовательно соединенные квадратичный детектор 11, делитель 12, ко второму ; входу которого подключен генератор 13 функций, набор полосовых анализирующих фильтров 14, каждый из которых через регулируемый по коэффициенту передачи уси.лиьель 15 соединен с входом второго-с.умматора 16 и звукочувствительного вентил  17, выход которого через третий ключ 18 соединен с входом управл юще-вычислительного блока 19. Выход знакочувствительного вентил  17 подключен также ко входу четвертого ключа 20, информационный вход которо .го соединен с выходом второго генератора 21 пилообразного напр жени , а выход - с входом блока 19. Выход генератора 21 подключен также к , управл ющим входам регулируемых по коэффициенту передачи усилителей 15. Дл  развертки частоты генератора Й2 гармонического сигнала служит первый генератор 23 пилообразного напр жени , выход которого подключен через дифференциатор 24 к блоку 19 и входу генератора 13 функций Выход генератора 22 гармоничесйого сигйала соединен через п т е ключ 2 с BTojpim зхбдом вычитател  7 и вхь дами кеькдого из первых ключ§й 2 ц Упрг18л   1щё входы первых ключей 2 пр осрвйх фильтрюв °3, у фавл емых усили. 4f вторих ключей S и ПЯ того 25 соединеныб управл ю це-звычиелительиым блоком i9. Устройство работает следушцим Образом:... ,.-, :.. . - : ... :8 релиме Настройка все кроме: клао«1а 25, по кома де Управл ю адетвычиблнтельного блока 19 эакш улгы . Га рлонйческий сигнал генератора 22 сзканйруефс  в рабочем диапазоне часто с помойною генератора 23 п ло6б азнЬг6. )  и поступае через ключ; 25, вычитатель 7, усилитель 8 МО1циости на вход воэ буйител  9 колебаний. Далее сигнал вибродатчика i-O проходит квадрати ВДй детектор 11 и подаетс  на вход делите   12 -Ка д ругой вход делител поступает сигйаЛ от генератора 13 функций. Форма сигнала которого по: тор етфор У огибающей заданного ёпектра. Сигналы на выходе делител  12 - периодические, с периодом, равнйм перй;оду Сйгнада reHepiaTopa. 2 пилообразного напр жени . Сигнал на выходе делители 12 после операции делени  по форме соответствует форме спектра, который необходимо.сфор мировать с помоийью фильтров Э дл  того, чтобы воспроизвести заданный спектр в контролируемой точке издег ЛИЯ Спектр пврииздического сигнала на выходе делитё;11  12 дискре ный с частотами i21/Т (1 0,1.. .« Т - период сигнала г-енератрра 23}. Спектральные составл тацие этого сигнала ВьШеЛ ютс  из /и ана лизирующих полосовых фильтров 14 и поступают на соответствующие регулируеьвле усилители 15. Коэффииценты передачи усилителей 15 определ ютс  из соотнсмаени : 2Т где i - номер усилител  (1.0,1.. Uj - напр жение-второго генератора 21 пилообразного напр жени , соответствующее параметру }( (выражение 2), причем период напр жрни . генератора 21 должно быть не меньше периода Т. При увеличении Пд сигнал на выходе сумматора 16 мен ет свою фор му, и при Ui /Ji по вл етс  скачко Образное увеличение сигнала. При Ux .pj наблюдаютс  осцилл сши сигНала и по вление отрицательных значений , которые фиксируютс  знакочувствительным вентнлем 17. При этом сигналом вентил  17 открываютс  третий и четвертый ключи 18 и 20 соответственно и в управл юще-вычислительный блок 19 поступает сигнал, выборки которого обновл ютс  каждый период Т. В блоке 19 запоминаетс  максимальное значение выборки, которое используетс  л  вычислени  коэффициента усиени  управл емого усилител  4 по формуле: )i Mfif.atdtx; VPjW где Pj - полоса пропускани  J-го Формируклдего фильтра; частота выборки; .- максимальное значение сигнала из выбранных за период Т J - номер формирующего канала . Частота настройки шг полосового фильтра 3 определ етс  исход  из того , что. ),-(), гр частота, соответствующа  максимальному значению сигнала %,-. . После того как определены коэффициент усилени  К-, частота нартройки iVj и полоса пропускани  jj: j-го канала формировател  С11ектр$1, блок 19 устанавливает указанные параметры в канале Формировател  спектра. В этом же канале ключи 2 и 5, управл емые блоком 19, обеспечивают прохождение сигнала reHjepaTOpa б через канал и поступление его на второй вход вычитател.  7. Вычитатель 7 реализует исключение из спектра сигнала генератора 22 уже отрегулированную j-ю спектральную составл ющую. Указанные операции провод тс  по всем каналам формировател  спектра. После того как определены параМетры всех формирующих фильтров 3 и коэффициенты усилени  усилителей 4, кпюч 25 запираетс , а ключи 2 и 5 в каждом канале обеспечивают прохождение сигнгшрв источников (например генератора белого шума) через формирователь спектра. В результате на выходе сумматора б будет сформирован такой сигнал возбужде«и , который, пройд  вибротракт,

реализует в контрольной точке издели  или подвижной части возбудител  10 колебаний воспроизведение заданного спектра вибраций.

Изобретение повышает точность формировани  спектра вибраций, обеспечива  управление параметрами формирук оих фильтров.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ' НА СЛУЧАШИЕ ВИБРАЦИИ, содержащее последовательносоединенные источ. ник случайного сигнала, формирователь спектра, каждый канал которого включает всебя регулируемый по добротности и частоте полосовой фильтр и управляемый усилитель, первый сумматор, вычитатель, последовательно соединенные усилитель мощности- и возбудитель колебаний с установленным на его подвижной части вибродатчиком, анализатор спектра, включающий в себя квадратичный детектор, набор полосовых ’ анализирующих фильтров и второй сумматор, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью повышения точности формирования, оно снабжено управляюще-вычислительным блоком с ячейками памяти, генераторами . Функций и гармонического сигнала, первым и вторым генераторами пилообразного напряжения, дифференциатором, делителем, знакочувстви- ’ тельным вентилем, а также в каждом канале формирователя спектра. первыми вторым ключами,дополнительными управляемыми третьим, четвертым и пятым ключами, источник случайного сигнала выполнен многоканальным, каждый канал которого под- Т ключей через первый ключ ко входу соответствующего полосового фильтра формирователя спектра, второй ключ которого в каждом канале соединяет выход управляемого усилителя с входом первого сумматора, выходом подключенного через вычитатель ко входу усилителя мощности, управляющие входы первых и вторых ключей, полосовых фильтров, управляемых усилителей формирователя спектра и пятого ключа соединены с управляюще-вычислительным блоком, анализатор спектра выполнен в виде последовательно соединенных квадратичного детектора, входом подключенного к вибратчику делителя, ко второму входу которого подключен генератор функций, и набора полосовых анализирующих фильтров, каждый из которых через регулируемый по коэффициенту передачи усилитель соединен с входом второго сумматора, выход которого подключен ко входам третьего ключа и энакочувствительного вентиля, выходом подключенного ко входам третьего и четвертого ключей, выходы ко- . торых подключены ко входам управляюще-вычислительного блока, ко входу которого подключен также выход дифференциатора, причем выход второго генератора пилообразного напряжения соединен с управляющими входами четвертого клюЧаи регулируемых ' усилителей анализатора Спектра, выход первого генератора пилообразного напряжения соединен с управляющими входами дифференциатора, генератора функций и генератора гармонического сигнала, выход которого через пятый ключ соединен с, входами вычитателя и каждого первого ключа формирователя спектра.