SU1093909A1

SU1093909A1 - Device for measuring oscillation damping coefficient

Info

Publication number: SU1093909A1
Application number: SU813370197A
Authority: SU
Inventors: Ян Янович Либерт; Вилис Альфредович Рижий
Original assignee: Libert Yan Ya; Rizhij Vilis A
Priority date: 1981-12-29
Filing date: 1981-12-29
Publication date: 1984-05-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ КОЛЕБАНИЙ, содержащее возбудитель колебаний, вибропреобраэователь перемещений и под-, ключенный к нему осциллограф, о т - ; личающеес тем, что, с целью .повышени оперативности измерений, оно снабжено двум взаимно перпендикул рными направл ющими с микрометраNM и размещаелим на экране осциллографа транспарантом, выполненным из прозрачного материала с нанесенными на его поверхность трем паргшлельными лини ми, рассто ние между крайгшм.1 из которых в 2,72 раза больше, чем рассто ние между нижней и промежуточной лини ми, и кривой обратной пропорционсшьности текущего времени.A device for measuring the damping coefficient of oscillations, containing a vibration exciter, a vibration transducer of displacements and an oscilloscope connected to it, o t -; In order to increase the efficiency of measurements, it is equipped with two mutually perpendicular guides from an NM micrometer and placed on the oscilloscope screen with a transparency made of a transparent material with three pairs on its surface. which is 2.72 times more than the distance between the bottom and intermediate lines, and the inverse curve of the current time.

Description

UDUD

:о :о: o: o

оabout

UDUD

Изобретение относитс к технике мерени параметров затухающих колеб ний и может быть использовано, дл и мерени коэффициента затухани и ло гарифмического декремента затухани добротности в электрических и механических системах и внутреннего тре ни при исследовании физических свойств веществ, Известно устройство дл измерени логарифмического декремента, затухани , содержащее возбудитель колебан датчик, электронно-счетный частотомер , светолучевой и электронный осциллографы . Процесс измерени включ ет измерение амплитуд начального и конечного колебаний, амплитуды кото / рых надежно измер ютс по виброграм ме, и последующие вычислени l . Недостатками этого устройства в л ютс низка производительность из мерений, сложность процесса измерени , св занна с большим количеством измерительной аппаратуры и записи виброграмм, измерени по ним амплиту вычислени и низка точность результатов при интенсивных затухани х. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устрой ство дл измерени коэффициента зату хани колебаний, содержащее воабудитель колебаний, вибропреобразователь перемещений и подключенный к нему ос циллограф 2 , Однако известное устройство не по звол ет производить непосредственный отсчет коэффициента затухани , имеет значительную врем емкость измеритель ного и вычислительного процесса и ма лую производительность. Целью изобретени вл етс повыше ние оперативности измерений. Указанна цель достигаетс тем, что устройство дл измерени коэффициента затухани колебаний, содержащее возбудитель колебаний, вибропреобразователь перемещений и подклю ченный к нему осциллограф, снабжено двум взаимно перпендикул рными направл ющими с микрометрами и размещаемым на экране осциллографа транспарантом , выполненным из прозрачного материала с нанесенными на его поверхность трем параллельными лини г .да, рассто ние между крайними из которых в 2,72 раза больше, чем рассто ние между нижней и промежуточной лини ми , и кривой обратной пропорциоНситьности текущего времени. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство дл измерени коэффициента затухани содержит возбудитель 1 колебаний, вибропреобразователь 2 перемещений, подключенный к HeMj осциллограф 3 с двум взаимно перпендикул рньши направл ющими 4 и 5 с микрометрами б и 7 и размещаема на экране 8 осциллографа 3 транспарантом 9, выполненным из прозрачного материала с нанесенными на его поверхность трем параллельными лини ми 10-12 (верхний, средний и нижний уровни соответственно), рассто ние между уровн ми 10 и 12 из которых в е 5 2,72 раз больше, чем рассто ние между средним 11 и нижним 12 уровн ми , и кривой 13 обратной пропорциональности текущего времени. Вибропреобразователь 2 подключен к осциллографу 3 через переключатель 14. Передвижные микрометры 6 и 7 имеют стрелочные удлиненные указатели 15 и 16, соответственно перекрывающие , поверхность транспаранта 9. Направл ющие 4 и 5 и транспарант 9 закреплены на раме 17, котора в свою очередь расположена на горизонтальной направл ющей 18, прикрепленной к осциллографу 3. Устройство работает следующим образом . Дл воспроизведени затухающих колебаний на экране осциллографа 3 переключатель из положени 1, в котором возбудитель .1 колебаний (генератор ) возбуждает колебани вибропреобразовател 2, переключаетс в положение II, при котором возбудитель 1 отключаетс , и одновременно на экране осциллографа 3 воспроизвод тс затухающие колебани , например крива 19. Визугшьно представл ема огибающа (экспонента) 20, проведенна через экстремумы кривой 19 затухани , пересекает верхний 10 и средний 11 уровни, а перемещением рамы 17 вдоль горизонтальной направл ющей 18 устанавливают начало отсчета микрометров б и 7 в точку начала отсчета текущего времени на нулевой линии кривой19 затухани , т.е. смещают начало осей координат дл кривой 13 обратной пропорциональности в точку, наход щуюс на одной вертикальной пр мой с точкой пересечени огибающей 20 с верхним уровнем Ю. Начало отсчета текущего времени, в течение которого ордината огибающей 20 уменьшаетс с уровн 10 до уровн 11, начало координат осей абсцисс и ординат и начало отсчетов микрометров б и 7 в исходном положении дл отсчета коэффициента затухани наход тс в одной общей точке. При записи,затухающих колебаний усилением по вертикали и разверткой по горизонтали крива 19 затухающего колебательного процесса (или часть кривой.) оптимально размещаетс в пределах экрана. При этом длительность одного сантиметра горизонтальной развертки и цена делени на оси абсцисс задаетс равной Ю- с/см, где m -1; 0;, 1; 2; 3 и определ ет развертку , при которой в наилучших услови х можно произвести отсчет, т.е. выбираетс наибольша продолжительность развертки, при которой огибающа 20 пересекав уровни 10 и 11.The invention relates to a technique for measuring the parameters of damped oscillations and can be used to measure the attenuation coefficient and the logarithmic decrement factor of the quality factor in electrical and mechanical systems and internal friction when studying the physical properties of substances. A device for measuring the logarithmic decrement, attenuation, containing the causative agent oscillates sensor, electron-counting frequency counter, light beam and electronic oscilloscopes. The measurement process includes the measurement of the amplitudes of the initial and final oscillations, the amplitudes of which are / are reliably measured by vibro and the subsequent calculations of l. The disadvantages of this device are low measurement performance, the complexity of the measurement process associated with a large number of measuring instruments and recording of vibrograms, measurements of the calculation amplitude and the low accuracy of the results with intensive attenuations. The closest to the invention to the technical essence is a device for measuring the oscillation damping coefficient, containing an oscillation amplifier, a vibration transducer and an oscillograph 2 connected to it. However, the known device does not allow a direct readout of the attenuation coefficient, the meter computational process and low productivity. The aim of the invention is to increase the measurement efficiency. This goal is achieved by the fact that a device for measuring the attenuation coefficient of oscillations, containing a vibration exciter, a vibration transducer of displacements and an oscilloscope connected to it, is equipped with two mutually perpendicular guides with micrometers and placed on a screen of an oscilloscope with a banner made of transparent material with the surface is three parallel lines g. yes, the distance between the extreme ones of which is 2.72 times larger than the distance between the lower and intermediate lines, and to Inversely proportional to the current time. The drawing shows a block diagram of the proposed device. A device for measuring the attenuation coefficient contains a vibration exciter 1, a vibration transducer 2 displacement, an oscilloscope 3 connected to the HeMj 3 with two mutually perpendicular guides 4 and 5 with micrometers b and 7 and placed on the screen 8 of the oscilloscope 3 with a banner 9 made of transparent material coated on its surface there are three parallel lines 10–12 (upper, middle, and lower levels, respectively), the distance between the levels 10 and 12 of which is 5,72 times greater than the distance between the middle 11 and lower 12 levels E, and the curve 13 the inverse of the current time. The vibrator 2 is connected to the oscilloscope 3 via a switch 14. The movable micrometers 6 and 7 have pointer elongated indicators 15 and 16, which overlap, respectively, the surface of the banner 9. The guides 4 and 5 and the banner 9 are fixed on the frame 17, which in turn is located on the horizontal a guide 18 attached to the oscilloscope 3. The device operates as follows. To reproduce damped oscillations on the oscilloscope screen 3, the switch from position 1, in which the exciter .1 oscillations (generator) excites oscillations of the vibrator 2, switches to position II, in which the exciter 1 turns off, and at the same time, on the screen of the oscilloscope 3, damped oscillations, for example curve 19. A visually represented envelope (exponent) 20, drawn through the extremes of the attenuation curve 19, crosses the upper 10 and middle 11 levels, and by moving the frame 17 along the horizontal direction guide 18 is mounted origin micrometers and 7 b at the starting point of the current time reference to krivoy19 zero attenuation line, i.e. shift the origin of the coordinate axes for the inverse proportionality curve 13 to a point located on the same vertical straight line with the intersection point of the envelope 20 with the top level of Y. The origin of the current time during which the ordinate of the envelope 20 decreases from level 10 to level 11, the origin the abscissa and ordinate axes and the beginning of the readings of micrometers b and 7 in the initial position for counting the attenuation coefficient are in one common point. When recording, damped oscillations by vertical amplification and horizontal scanning, curve 19 of the damped oscillatory process (or part of the curve.) Is optimally placed within the screen. At the same time, the duration of one centimeter of horizontal scanning and the price of division on the abscissa axis is set equal to 10 sec / cm, where m -1; 0 ;, 1; 2; 3 and determines the sweep at which, under the best conditions, a readout can be made, i.e. the longest sweep duration is selected at which the envelope 20 intersects levels 10 and 11.

Крива 13 обратной пропорциональности отображаетс на транспаранте в масштабе 10:1. Дл более точного отсчета коэффициента затухани в начальной и конечной части шкалы на оси ординат кривую обратной пропорциональности дополнительно на транспаранте задают в масштабах 1:1, 50:1 100:1, тогда цена делени на оси ординат равна .An inverse proportion curve 13 is displayed on a 10: 1 scale. For a more accurate reading of the attenuation coefficient in the initial and final part of the scale on the ordinate axis, the inverse proportionality curve is additionally set on a transparency on a scale of 1: 1, 50: 1 to 100: 1, then the division price on the ordinate axis is equal.

После воспроизведени затухающих колебаний на экране осциллографа 3 раму 17 перемещают вдоль направл ющей 18 до наложени точки пересечени верхнего уровн 10 с осью ординат на огибающую 20 (кривую). Стрелочные указатели 15 и 16. с микрометрами 6 и 7 перемещают вдоль направл ющих 4 и 5 до пересечени в точке, где кривую 13 обратной пропорциональности пересекает вертикальный стрелочный указателе 15, перекрывающий точку пересечени среднего уровн 11с визуально представл емой огибающей 20, Показание микрометра 7 на горизонт гшьной направл ющей с учетом времени горизонтальной развертки (значение т), соответствует времени t, за которое огибающа , определ ема экстремальными значени ми амплитуд затухающих колебаний, проходит з данные два уровн 10 и 11. Показание микрометра б на вертикальной направл ющей 4 с учетом величины m соответствует величине определ емого коэффициента затухани . Так как цены делений координатных осей заданы 10 с/см и с /см, а степень m отображает в каком масштабе сделан выбор длительности развертки и отображение кривой обратной пропорциональности и цифровые показ ани- микрометров совпадают с показани ми стрелочных указателей на ос х транспаранта 9,то отсчет по микрометру дает ци ровое значение, а учет величины га позвол ет определить знак за зап тойAfter reproducing damped oscillations on the oscilloscope screen 3, frame 17 is moved along guide 18 until the intersection of the upper level 10 with the y-axis on the envelope 20 (curve) is imposed. The arrow pointers 15 and 16. with micrometers 6 and 7 move along the guides 4 and 5 to the intersection at the point where the inverse proportionality curve 13 inversely crosses the vertical arrow pointer 15, which overlaps the intersection point of the average level 11c of the visually represented envelope 20, the micrometer reading 7 on the horizon of the horizontal guide, taking into account the time of horizontal scanning (the value of m), corresponds to the time t, over which the envelope, defined by the extreme values of the amplitudes of damped oscillations, passes through these two ur Aries 10 and 11. The reading of the micrometer b on the vertical guide 4, taking into account the value m, corresponds to the value of the determined attenuation coefficient. Since the prices of divisions of the coordinate axes are set to 10 s / cm and s / cm, and the degree m reflects the scale of the choice of the sweep duration and the display of the inverse proportionality curve and the digital display of animetrometers coincide with the readings of the arrow indicators on the axes of the banner 9, then a micrometer reading gives a zero value, and taking into account the magnitude of the ha allows us to determine the sign after the comma

дл вы влени целой и дробной частей числа,to determine the integer and fractional parts of a number,

При быстропротекающих процессах ркость высвечиваемого изображени н на экране осциллографа сравнительно небольша , поэтому при установке положений стрелочных указателей на соответствующие положени используетс тубус.With fast processes, the brightness of the displayed image and on the oscilloscope screen is relatively small, therefore, when setting the positions of the arrow pointers to the corresponding positions, a tube is used.

Если показание микрометра 7 на горизонтальной направл ющей 5 соответствует времени затухани t (коэффициент затухани 8 -1/t) и экстремальные значени кривой 19 затухани достаточно вно выражены- на экране осциллографа 3, то микрометром удобно измерить врем t , в течение которого совершаетс п полных циклов и вычислить число циклов за врем затухани t, т.е.If the reading of the micrometer 7 on the horizontal guideline 5 corresponds to the decay time t (attenuation coefficient 8 -1 / t) and the extremes of the attenuation curve 19 are quite clearly expressed on the screen of the oscilloscope 3, then it is convenient to measure the time t with a micrometer cycles and calculate the number of cycles during the decay time t, i.e.

п п - , логарифмический декремент затухани pn - logarithmic decrement of decay

t t

J. flTTJ. flTT

пP

и собственную частоту затухани and natural frequency decay

8 Т8 T

JL fJl f

При затухании колебаний, происход щем в один или несколько циклов, визуально представл ема огибающа 20, проводима через экстремумы кривой 19 затухани , экстраполируетс до пересечени верхнего 10 и среднего 11 уровней.When the oscillations decay, which occurs in one or several cycles, the visual representation of the envelope 20 is conducted through the extremes of the attenuation curve 19, extrapolated to the intersection of the upper 10 and the average 11 levels.

Использование предлагаемого устройства позвол ет повысить оперативность измерени параметров колебателных систем, производить непосредстве ный отсчет коэффициента затухани , увеличить достоверность и надежность результатов измерений.The use of the proposed device makes it possible to increase the efficiency of measurement of parameters of oscillatory systems, directly measure the attenuation coefficient, and increase the reliability and reliability of measurement results.

По практически проведенным испытани м устройство позвол ет измер ть коэффициент затухани в диапазоне 0,1-20,0 , логарифмический декремент затухани 1-0,004 в диапазоне частот колебаний систем 4-3300 Гц.According to practically carried out tests, the device allows to measure the attenuation coefficient in the range of 0.1-20.0, the logarithmic damping factor of 1-0.004 in the range of oscillation frequencies of systems 4-3300 Hz.

Claims

A DEVICE FOR MEASURING THE VIBRATION ATTENUATION COEFFICIENT, which contains an exciter of vibrations, a vibro-transducer of displacements and an oscilloscope connected to it, characterized in that, in order to increase the efficiency of measurements, it is equipped with two mutually perpendicular guides with micrometers and placed on the screen with an oscilloscope of transparent material with three parallel lines deposited on its surface, the distance between the extreme.!: of which is 2.72 times greater than the distance between the bottom d and intermediate lines, and the inverse proportionality curve of the current time.

about ω s