SU1133490A1 - Многофункциональное устройство дл вибрационных испытаний конструкций - Google Patents

Abstract

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИЙ, содержащее генератор шума, источник гармонического сигнала, первый коммутатор, входы которого подключены к выходам генератора шума и источника гармонического сигнала , последовательно соединенные формирователь , первый сумматор, усилитель мощности и возбудитель колебаний, а также вибродатчики, устанавливаемые на конструкции по трем взаимно перпендикул рным направлени м, по числу вибродатчиков согласующие усилители, входы которых подключены к вибродатчикам, анализатор, входы которого соединены с выходами усилителей , последовательно соединенные экстремальный ограничитель, вхЪды которого подключены к выходам анализатора, и блок выравнивани  спектра, второй ко.ммутатор, командный ыход которого подключен к вхо-ду блокировки первого коммутатора, а информационный выход подключен к второму входу первого сумматора, генератор треугольных импульсов, выход которого соединен с входом второго коммутатора, и цветовой индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  функциональных возможностей, оно снабжено вторым сумматором, включенным между первым коммутатором н формирователем, узконолосным перестраиваемым фильтром, вход которого соединен с выходом генератора шума, а выход - с вторым входом второго сумматора, свип-генераторбм, выход которого подключен к третьему входу второго сумматора, и блоком управлени , выполненным в виде блока оптимальной фильтрации , три входа которого подключены к выходам согласующих усилителей, а четвертый вход подключен к выходу свип-генератора, .трех цифровых вольтметров, первые входы которых подключены к выходам анализатора , вторые входы - к выходам блока оптимальной фильтрации, а выходы соединеi ны с первыми трем  входами цветового индикатора , трех цифровых фазометров, пер (Л вые входы которых соединены с выходом свип-генератора, а вторые входы соединены с с выходами блока оптимальной фильтрации, цифрового частотомера, включенного меж§ ду выходом свип-генератора и четвертым входом индикатора, микро-ЭВМ, выход которой соединен с п тым входом индикатора , блока аналогового управлени , вход САЭ которого подключен к выходу микро-ЭВМ, 00 4 СО а выход - к управл ющему входу формировател  и управл ющему входу генератора треугольных импульсов, блока задани , выход которого подключен к второму входу блока аналогового управлени  и шестому входу индикатора, блока сопр жени , входы которого соединены с выходами трех вольтметров, трех фазометров, цифрового частотомера и блока задани , а выход соединен с входом микро-ЭВМ, и блока регистрации , вход которого подключен к второму вы.ходу микро-ЭВМ, второй выход блока аналогового управлени  соединен с управл ющим входом микро-ЭВМ и седьмым входом индикатора, а блок выравнивани  спектра включен между первым сумматором и усилителем мощности.

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике и может быть использовано дл  вибрационных и виброударных испытаний конструкций .

Известно многофункциональное устройство дл  вибрационных испытаний, содержащее последовательно соединенные генератор шума, первый коммутатор, сумматор, усилитель мощности и возбудитель колебаний , источник гармонического сигнала, генератор треугольных импульсов, вибродатчики , устанавливаемые на конструкции, анализатор , к входам которого подключены выходы вибродатчиков, блок выравнивани  спектра, подключенный к выходу анализатора и цветовой индикатор 1.

Недостатком данного устройства  вл етс  отсутствие возможности его использовани  дл  проведени  виброударных испытаний и получени  информации о колебани х конструкции по трем координатным ос м, что снижает достоверность испытаний.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  многофункциональное устройство дл  вибрационных испытаний конструкций, содержащее генератор щума, источник гармонического сигнала , первый коммутатор, входы которого подключены к выходам генератора щума и источника гармонического сигнала, последовательно соединенные формирователь, первый сумматор, усилитель мощности и возбудитель колебаний, а также вибродатчики , устанавливаемые на конструкции по трем взаимно перпендикул рным направлени м , по числу вибродатчиков согласующие усилители, входы которых подключены к вибродатчикам , анализатор, входы которого соединены с выходами усилителей, последовательно соединенные экстремальный ограничитель , входы которого подключены к выходам анализатора, и блок выравнивани  спектра, второй коммутатор, командный выход которого подключен к входу блокировки первого коммутатора, а информационный выход подключен к второму входу первого сумматора, генератор треугольных импульсов , выход которого соединен с входом второго коммутатора, и цветовой индикатор 2.

Недостатком известного устройства  вл етс  невысока  точность испытаний из-за существенной погрешности анализа воспроизводимых воздействий. Устройство также не позвол ет проводить испытани  с применением сканирующей гармонической и узкополосной случайной вибрации.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расщирение функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что многофункциональное устройство дл  вибрационных испытаний конструкций, содержащее генератор шума, источник гармонического сигнала, первый коммутатор, входы которого подключены к выходам генератора шума и источника гармонического сигнала , последовательно соединенные формиро , ватель, первый сумматор, усилитель мощности и возбудитель колебаний, а также вибродатчики, устанавливаемые на конструкции по трем взаимно перпендикул рным направлени м, по числу вибродатчиков согласующие усилители, входы которых

подключены к вибродатчикам, анализатор, входы которого соединены с выходами усилителей , последовательно соединенные экстремальный ограничитель, входы которого подключены к выходам анализатора, и

5 блок выравнивани  спектра, второй коммутатор , командный выход которого подключен к входу блокировки первого коммутатора , а информационный выход подключен к второму входу первого сумматора, генератор треугольных импульсов, выход которого соединен с входом второго коммутатора, и цветовой индикатор, снабжено вторым сумматором , включенным между первым коммутатором и формирователем, узкополосным перестраиваемым фильтром, вход которого

5 соединен с выходом генератора щума, а выход - с вторым входом второго сумматора, свип-генератором, выход которого подключен к третьему входу второго сумматора, и блоком управлени , выполненным в виде блока оптимальной фильтрации, три входа

0 которого подключены к выходам согласующих усилий, а четвертый вход подключен к выходу свип-генератора, трех цифровых вольтметров, первые входы которых подключены к выходам анализатора, вторые входы - к выходам блока оптимальной фильтрации, а выходы соединены с первыми трем  входами цветового индикатора, трех цифровых фазометров, первые входы которых соединены с выходом свип-генератора , а вторые входы соединены с выходами блока оптимальной фильтрации, цифрового частотомера, включенного между выходом свип-генератора и четвертым входом индикатора, микро-ЭВМ, выход которой соединен с п тым входом индикатора, блока

аналогового управлени , вход которого подключен к выходу микро-ЭВМ, а выход - к управл ющему входу формировател  и управл ющему входу генератора треугольных импульсов, блока задани , выход которого подключен к второму входу блока аналогового управлени  и шестому входу индикатора , блока сопр жени , входы которого соединены с выходами трех вольтметров, трех фазометров, цифрового частотомера и блока задани , а выход соединен с вхо- дом микро-ЭВМ, и блока регистрации, вход которого подключен к второму выходу микро-ЭВМ , второй выход блока аналогового управлени  соединен с управл ющим в.ходом микро-ЭВМ и седьмым входом индикатора.

а блок выравнивани  спектра включен между первым сумматором и усилителем мощности .

На чертеже представлена блок-схема многофункционального устройства дл  вибрационных испытаний.

Устройство содержит генератор 1 шума, источник 2 гармонического сигнала, первый коммутатор 3, входы которого подключены к выходам генератора 1 шума и источника , гармонического сигнала, последовательно соединенные формирователь 4 и первый сумматор 5, второй коммутатор 6, командный выход которого подключен к входу блокировки первого коммутатора 3, а информационный выход к второму входу первого сумматора 5, генератор 7 треугольных импульсов, выход которого соединен с входом второго коммутатора 6, последовательно соединенные усилитель 8 мощности и возбудитель 9 колебаний, последовательно соединенные вибродатчики 10, устанавливаемые на испытуемой конструкции (не показана) по трем взаимно перпендикул рным направлени м, по числу датчиков согласующие усилители И, анализатор 12, экстремальный ограничитель 13 и блок 14 выравнивани  спектра, включенный между первым сумматором 5 и усилителем 8 мощности , а также цветовой индикатор 15. Источник 2 гармонического сигнала состоит из генераторов 16 гармонических сигналов и третьего сумматора 17, входы которого соединены с выходами генераторов 16.

Устройство также снабжено блоком 18 управлени , свип-генератором 19, вторым сумматором 20, включенным между первым коммутатором 3 и формирователем 4, и узкополосным перестраиваемым фильтром 21, включенным между генератором 1 шума и вторым входом второго сумматора 20. Блок 18 управлени  выполнен в виде блока 22 оптимальной фильтрации, три входа которого подключены к выходам согласующих усилителей 11, а четвертый вход подключен к выходу свип-генератора 19, трех цифровых вольтметров 23, блока 24 сопр жени , микро-ЭВМ 25, блока 26 регистрации , блока 27 аналогового управлени , блока 28 задани , цифрового частотомера 29, включенного между выходом свип-генератора 19 и одним из входов цветового индикатора 15, и трех цифровых фазометров 30, первые входы которых соединены с выходом свип-генератора 19, а вторые - с раздельными выходами блока 22 оптимальной фильтрации. Входы блока 24 сопр жени  соединены с выходами цифровых вольтметров 23, входы которых подключены к выходам анализатора 12 и. блока 22 оптимальной фильтрации, с выходами цифровых фазометров 30 и выходом блока 28 задани . Входы микро-ЭВМ 25 соединены с выходами блока 24 сопр жеНИН и блока 27 аналогового управлени , а выходы подключены к блоку 26 регистрации , цветовому индикатору 15 и входу блока 27 аналогового управлени .

Устройство работает следующим образом .

При воспроизведении полигармонической вибрации генераторы 16, вход щие в состав источника 2 гармонических колебаний, формируют определенного уровн  гармонические сигналы на заранее выбранных частотах , которые суммируютс  на сумматоре 17, с выхода которого сигнал через коммутатор 3 и второй сумматор 20 поступает

5 на вход усилител  8 мощности. Усиленный сигнал поступает на возбудитель 9 колебаний , на столе которого устанавливают исследуемую конструкцию. На ней закрепл ют вибродатчики 10, располагаемые по трем взаимно перпендикул рным плоскост м дл  исследовани  как продольных, так и поперечных крутильных колебанир элементов конструкции объекта.

Вибродатчики 10 преобразуют механические колебани  в электрические сигналы, которые через согласующие усилители 11 поступают в анализатор 12, осуществл ющий гармонический анализ. С выходов анализатора 12 сигналы в виде посто нных напр жений, пропорциональных а мплитудно-частотным характеристикам

(АЧХ) вибротракта, поступают на экстремальный ограничитель 13 и через вольтметры 23 на цветовой индикатор 15 и б.ток 24 сопр жени . На индикаторе 15 результирующие АЧХ вибротракта по трем коордиг натам высвечиваютс  различными цветами. С выхода блока 24 сопр жени  сигнал в закодированном виде поступает дл  обработки в микро-ЭВМ 25. Применение микроЭВМ 25 при воспроизведении полигармонической вибрации позвол ет осуществл ть

0 по результатам гармонического анализа вибраций уточнение параметров, например частоты, добротности и коэффициента усилени  отдельных пиков и провалов в воспроизводимом спектре. В случае необходимости может осуществл тьс  протоколирование результатов испытаний в блоке 26 регистрации, например, в печатном виде. Экстремальный ограничитель 13 служит дл  ограничени  амплитуды колебаний в случае превышени  допустимых значений. Дл  коррекции АЧХ характеристики усилител  8 мощности и нагруженного возбудител  9 колебаний используетс  блок 14 выравнивани  спектра.

Сравнение заданных и получаемых в

C результате гармонического анализа АЧХ осуществл етс  визуально на экране индикатора 15 и в микро-ЭВ.М 25. В случае повышени  заданной погрешности воспроизведени  вибрации, сигнал рассогласовани 

с выхода микро-ЭВМ 25 в виде кода поступает на первый вход блока 27 аналогового-управлени , который вырабатывает управл ющий сигнал дл  подстройки формировател  4.

При воспроизведении широкополосной случайной вибрации (ШСВ) в качестве первичного источника шума используедс  генератор 1 иума с равномерным в рабочем диапазоне частот спектром. Предварительна  коррекци  АЧХ измерительного тракта осуществл етс  блоком 14 выравнивани , а формирование спектра ШСВ производитс  формирователем -4, настройка которого осуществл етс  с помошью микро-ЭВМ через блок 27 аналогового управлени . Сравнение заданного спектра ШСВ с полученным в контролируемых точках издели  спектром происходит также в микро-ЭВМ 25. Анализ спектра воспроизводимой ШСВ осуществл етс  анализатором 12. Последовательное включение формировател  4 с блоком 14 выравнивани  расшир ет динамический диапазон устройства при формировании неравномерностей в спектре воспроизводимой вибрации.

При воспроизведении виброударного воздействи  формирование спектра ШСВ осуществл етс , как при испытани х на широкополосную случайную вибрацию, а дл  формировани  необходимой формы удара в процессе испытани  измер етс  АЧХ вибротракта с помошью гармонического сигнала , источником которого  вл етс  свип-генератор 19., Блок 22 оптимальной фильтрации осуществл ет выделение из широкополосного щума гармонического сигнала по всем трем координатам. Цифровые вольтметры 23 и фазометры 30 измер ют уровни гармонических сигналов и их фазы, которые кодируютс  в блоке 24 сопр жени  и поступают в микро-ЭВМ 25. После измерени  АЧХ и фазочастотных характеристик вибротракта по всем координатам в микро-ЭВМ 25 осуществл етс  Фурье-преобразование передаточной функции K(jte))B импульсную переходную функцию h(t) согласно выражению

со Jh (t) 21гДкО«)К dt.

Значение импульсной переходно-й функции вибротракта позвол ет осуществить коррекцию формы и длительности сигнала генератора 7 треугольных импульсов таким образом, чтобы получить в заданной точке контрол  испытуемого издели  необходимую форму и длительность удара. Такой способ настройки виброудара позвол ет увеличить точность его воспроизведени  и осуществл ть его косвенный контроль путем посто нного измерени  АЧХ и ФЧХ вибротракта в процессе испытаний. Уровень измерительного гармонического сигнала при этом выбираетс  значительно ниже уровн  испытательного сигнала и не вли ет на процесс испытани . Частота гармонического сигнала контролируетс  с помощью частотомера 29.

При проведении виброиспытаний на узкополосную случайную вибрацию сигнал формируетс  на выходе фильтра 21, средн   частота которого может перестраиватьс  в заданном частотном диапазоне.

Задание временных режимов работы блока 18 управлени  осуществл етс  блоком 28 задани . Наличие в устройстве первого 3 и второго 6 коммутаторов, первого 5 и второго 20 сумматоров позвол ет сформировать любой из возможных испытательных вибрационных сигналов на входе возбудител  9 колебаний.

Использование предлагае.мого устройства позвол ет повысить достоверность испытаний за счет расширени  воспроизводимых режимов виброиспытаний и повышени  точности испытаний. Последнее достигаетс  за счет дополнительной обработки результатов гармонического анализа, контрол  импульсной переходной функции вибротракта в процессе испытаний и коррекции формы и длительности возбуждающих импульсов.

Claims (1)

1. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИЙ, содержащее генератор шума, источник гармонического сигнала, первый коммутатор, входы которого подключены к выходам генератора шума и источника гармонического сигнала, последовательно соединенные формирователь, первый сумматор, усилитель мощности и возбудитель колебаний, а также вибродатчики, устанавливаемые на конструкции по трем взаимно перпендикулярным направлениям, по числу вибродатчиков согласующие усилители, входы которых подключены к вибродатчикам, анализатор, входы которого соединены с выходами усилителей, последовательно соединенные экстремальный ограничитель, входы которого подключены к выходам анализатора, и блок выравнивания спектра, второй коммутатор, командный выход которого подключен к входу блокировки первого коммутатора, а информационный выход подключен к второму входу первого сумматора, генератор треугольных импульсов, выход которого соединен с входом второго коммутатора,и цветовой индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, оно снаб- жено вторым сумматором, включенным между первым коммутатором и формирователем, узкополосным перестраиваемым фильтром, вход которого соединен с выходом генератора шума, а выход — с вторым входом второго сумматора, свип-генераторбм, выход > которого подключен к третьему входу второго сумматора, и блоком управления, выполненным в виде блока оптимальной фильтрации, три входа которого подключены к выходам согласующих усилителей, а четвертый вход подключен к выходу свип-генератора, трех цифровых вольтметров, первые входы которых подключены к выходам анализатора, вторые входы — к выходам блока оптимальной фильтрации, а выходы соединены с первыми тремя входами цветового ин- «g дикатора, трех цифровых фазометров, первые входы которых соединены с выходом свип-генератора, а вторые входы соединены с выходами блока оптимальной фильтрации, цифрового частотомера, включенного между выходом свип-генератора и четвертым входом индикатора, микро-ЭВМ, выход которой соединен с пятым входом индикатора, блока аналогового управления, вход которого подключен к выходу микро-ЭВМ, а выход — к управляющему входу формирователя и управляющему входу генератора треугольных импульсов, блока задания, выход которого подключен к второму входу блока аналогового управления и шестому входу индикатора, блока сопряжения, входы которого соединены с выходами трех вольтметров, трех фазометров, цифрового частотомера и блока задания, а выход соединен с входом микро-ЭВМ, и блока регистрации, вход которого подключен к второму выходу микро-ЭВМ, второй выход блока аналогового управления соединен с управляющим входом микро-ЭВМ и седьмым входом индикатора, а блок выравнивания спектра включен между первым сумматором и усилителем мощности.

   SU ,.,.1133490