SU1249367A1 - Устройство дл виброрезонансных испытаний изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение производительности испытаний за счет оптимизации скорости сканировани  частоты вибронагружени  и повышение достоверности испытаний за счет повышени  точности настройки вибровозбудител  на резонансные частоты. С помош,ью программируемого задатчика измен етс  скорость сканировани  частоты вибронагружени  дл  быстрого перехода от одного резонанса к другому. Она выбираетс  в зависимости от добротности испытуемого издели  и значени  резонансной частоты. Повышение достоверности испытаний обеспечиваетс  за счет программного задани  частоты колебаний испытуемого издели , достаточно близкой к его резонансной частоте, с учетом изменени  этой частоты в процессе колебаний из-за накоплени  деформации в сочетании с фазовы.м критерием поиска резонанса с помощью фазового детектора. I ил. 1C to 4 ;о со О5

Description

1249367

Изобретение относитс  к испытательной технике, в частности к устройствам, служа- ндим дл  виброрезонансных иснытаний изделий .

Цель изобретени  - повьпнение производительности испытаний за счет оптимизации скорости сканировани  частоты вибро- нагружепи  и повышение достоверности иснытаний за счет новышени  точности па- стройки вибровозбудител  па резонансные частоты иснытуемого .

Поставленна  цель достигаетс  за счет нрограммпого изменени  скорости ровани  частоты вибронагруженк  дл  быстрого перехода от одного резонанса к другому в зависимости от добротности иснытуемого издели  иабсолютпого значени  резонансной частоты, а также за счет программного задани  частоты колебаний исгтытуе- мого издели  и абсолютного значени  резонансной частоте (с учетом изменений этой частоты в процессе испытаний) в сочетании с иснользованием фазового критери  ноиска резонанса.

На чертеже изображена блок-схема пред лагаемого устройства дл  виброрезопансных иснытаний изде. шй.

Устройство содержит программируемый задатчик 1, фазовый детектор 2, блок 3 регулировки частоты, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выхода.ми фазового детектора 2, последовательпо соединенные задающий генератор 4, вход которого соединен с нервы.м выходом блока 3 регулиро- ки частоты, усилитель 5 MOHIHOCTH, вибро- возбудите:1ь 6 и измерительный вибронреоб- разователь 7, служан.ий дл  преобразовани  механических колебаний исньггуемого издели  8 в э;1ектрические колебат1Я.

Фазовый детектор 2 содержит первый формировате. 1Ь 9 нр моугольпых импульсов. вход которого соединен с выходом задающего генератора 4 и  вл етс  первым входом фазового детектора 2, второй формирователь 10 пр моугольных и.мпульсои, вход которого соединен е выходом измерительного вибропреобразовател  7 и  в, : етс  вторым входом фазового детектора 2, D-триг- гер 11, С- и D-входы которого соединены соответственно с выходами первого и второг о формирователей 9 и 10 пр моугольных импульсов , а вход «Установка в «О О-трипе- ра 11 соединен с первым выходом программируемого задатчика 1 и служит четвертым входом фазового детектора 2, соединенного с выходами D-триггера 11 коммутатора 12, формирователь 13 коротких импульсов , вход которого соединен с пр мым выходом D-триггера 11, двоичный счетчик 14, счетный вход которого соединен с выходом формировател  13 коротких импульсов, а вход «Устаповка в «О соедипен с первым выходом нрограммируемого задатчика I, триггер 15, вход «Устаповка в «1 которого соединен с выходом «Переполнение

5

0

5

0

5

0

5

2

двоичного счетчика 14, вход «Установка в «О соединен с первы.м выходом нрограммируемого задатчика 1, а пр мой выход,  вл ющийс  третьим выходом фазового детектора 2, соединен с первым входо.м нрограммируемого задатчика 1, управл емый делите. ш 16 частоты, первый вход которого соединен с выходом триггера 15, а второй вход с сигнальным выходом двоичного счетчика 14, генератор 17 пр моугольных импульсов, вход которого соединен с третьим выходом нрограммируемого задатчика 1 и служит н тым входом фазового детектора 2, а выход соединен с третьим входом управл емого делител  16 частоты, и второй коммутатор 18, сигпальный вход которого соединен с выходом угЕравл емого де- ;|ител  16 частоты, управл ющий вход со- динен с выходом первого коммутатора 12, первый выход служит нервым выходом фазового детектора 2 и соединен с первым входом блока 3 регулировки частоты, а второй выход соединен с вторы.м входом блока 3 регулировки частоты и служит третьим выходом фазового детектора 2.

Блок 3 регулировки частоты содержит двоичный реверсивный счетчик 19, выход которого соедипен с вторым входо.м нрограммируемого задатчика 1 и  вл етс  вторым выходо.м блока 3 регулировки частоты, счетньЕЙ суммирующий и счетный вычита- ЮН1ИЙ входы которого служат соответ- ствен 1О первым и вторым входами блока 3 регулировки частоты, а управл ющий вход и вход параллельного занесени  нн- с|)ормапии служат третьи.м и четвертым входами блока 3 регулировки частоты, и соединены с нервым и четвертым выходами нрограммируемого задатчика 1, и цифро- аналоговый преобразователь 20, вход которого соединеп с выходом двоичного реверсивного счетчика 19, а выход  вл етс  первым выходом блока 3 регу. шровки частоты. В соответствии с введенной в нрограм- .мируемый задатчик 1 программой на его выходах формируютс  следующие управл ю- Н1ие сигналы и коды установок: на нервом вьгходе - сигнал установки схемы устройства в исходное состо ние в виде сигна- .ла ну. 1евого уровн  или сигнал начала работы в виде сигнала единичного уровн ; на втором выходе - нризнак частоты в виде сигналов единичного уровн  дл  четных форм резонансов или в виде сигналов нулевого уровн  дл  нечетных форм резонансов; на третьем выхо.ае -- двоичные коды скоростей сканировани  частоты вибронагружени  и на четвертом выходе - двоичные коды частот резонансов испытуемого издели , установ.чепные до начала испытаний и корректирующиес  в ходе иснытаний.

Программируемый задатчик 1 снабжен входа.ми дл  прие.ма сигналов: первый вход- д;1Я приема с выхода триггера 15 сигнала единичного уровн , подтверждающего соответствие частоты колебаний испытуемого издели  его резонансной частоте; второй вход - дл  нриема текущего значени  кода частоты вибронагружени  с сигнального выхода двоичного реверсивного счетчика 19.

Предлагаемое устройство дл  виброрезонансных испытаний изделий работает следующим образом.

После включени  устройства сигнал установки в исходное состо ние в виде сигнала нулевого уровн  с первого выхода программируемого задатчика 1 поступает на входы «Установка в «О D-триггера 11, триггера 15 и двоичного счетчика 14 и устанавливает их в исходное состо ние. Этот же сигнал поступает на управл ющий вход двоичного реверсивного счетчика 19 и разрещает занесение в него кода частоты резонанса, который поступает на его вход параллельного занесени  информации с четвертого выхода программируемого задатчика 1.

С второго выхода программируемого задатчика 1 на управл ющий вход первого коммутатора 12 поступает признак четности, а с третьего выхода задатчика 1 на вход генератора 17 пр моугольных импульсов поступает код скорости сканировани  частоты вибронагружени .

Код, занесенный в двоичный реверсивный счетчик 19, с его сигнального выхода поступает на вход цифроаналогового преобразовател  20 и, преобразованный в уровень напр жени , поступает на вход задающего генератора 4, на выходе которого по вл етс  синусоидальный сигнал с частотой , соответствующей заданному коду. Этот сигнал через усилитель 5 мощности и вибровозбудитель б вызывает возбуждение колебаний в испытуемом изделии 8.

Наличие сигнала установки в исходное состо ние на первом выходе задатчика 1 блокирует переключение тех узлов устройства , на которые он поступает, и сканировани  частоты не происходит. Это  вл етс  исходным состо нием устройства. После этого задатчик 1 переходит к отсчету временного интервала, необходимого дл  завершени  переходных процессов. По истечении этого интервала на первом выходе задатчика 1 устанавливаетс  сигнал единичного уровн , разрещающий работу устройства .

Сигналы с выходов задающего генератора 4 и измерительного преобразовател  7 поступают на входы первого и второго формирователей 9 и 10 пр моугольных импульсов, с выходов которых импульсы пр моугольной формы положительной пол рности поступают на С-вход и D-вход D-триггера 11 соответственно.

Рассмотрим работу устройства на конкретном примере. Если фаза сигнала от задающего генератора 4 опережает фазу сигнала

от измерительного вибропреобразовател  7, то D-триггер 11 устанавливаетс  в нулевое состо ние. Если при этом на управл ющий вход первого коммутатора 12 с второго выхода задатчика 1 поступает сигнал нулевого уровн , что соответствует нечетной форме резонанса, то сигнал нулевого уровн  с пр мого выхода D-триггера 11 через первый коммутатор 12 поступает на управл ющий вход второго коммутатора 18. При этом

последний скоммутирует свой сигнальный вход на первый выход, соединенный с суммирующим счетным входом двоичного реверсивного счетчика 19. Счетные импульсы от генератора 17 пр моугольных импульсов через управл емый делитель 16 частоты и

второй коммутатор 18 начинают поступать на счетный суммирующий вход двоичного реверсивного счетчика 19 и заполн ть его. Увеличение кода на выходе двоичного реверсивного счетчика 19 при помощи цифроQ аналогового преобразовател  20 вь зывает приращение уровн  напр жени  на входе задающего генератора 4 и увеличение его частоты. Частота следовани  счетных импульсов , поступающих на суммирующий счетный вход двоичного реверсивного счет5 чика 19, определ юща  скорость сканировани  частоты, задаетс  кодом скорости сканировани  частоты на третьем выходе задатчика 1 и коэффициентом пересчета управл емого делител  16 частоты и определ етс  добротностью испытуемого издели 

- на первой форме резонанса и значением собственной частоты испытуемого объекта на заданной форме резонанса, измер емыми до испытаний.

Коэффициент пересчета управл емого

делител  16 частоты устанавливаетс  кодом , поступающим с выхода двоичного счетчика 14, и уровнем сигнала, поступающим с пр мого выхода триггера 15, на первый и второй входы управл емого деQ лител  16 частоты соответственно. В начальный момент, когда содержание двоичного счетчика 14 и триггера 15 равно «О, коэффициент пересчета устанавливаетс  минимальным , и скорость сканировани  частоты максимальна  относительно програм5 мно заданной частоты генератора 17 пр моугольных импульсов. По мере увеличени  уровн  напр жени  на входе задающего генератора 4 его частота достигает собственной частоты испытуемого издели  8, но так как испытуемого изделие 8 облада ет инерционностью, то частота его колебаний достигает собственной с некоторым запаздыванием относительно частоты задающего генератора 4, частота которого к этому моменту переходит за резонансную.

j Частота колебаний испытуемого издели  8, следу  за частотой задающего генератора 4, также переходит за резонансную, и в соответствии с фазочастотной характеристикой

испытуемого издели  8 фаза сигнала от измерите.пьного вибропреобразовател  7 начинает опережать фазу сигнала от задающего генератора 4. ГГри этом D-триггер 11 устанавливаетс  в единичное состо ние, так как фаза сигнала на его D-входе опережает фазу сигнала на его С-входе. Передний фронт сигнала с пр мого выхода D-триггера 11 поступает на вход формировател  13 коротких импульсов, и на его выходе по вл етс  короткий импульс. Этот

устанавливает максимальный коэффициент пересчета. Устройство переходит в режи.м поддержани  резонансной частоты, при котором скорость сканировани  минимальна , а направление скорости сканировани  измен етс  при каждом изменении состо ни  D триггера 11. Сигнал с пр мого выхода триггера 15 поступает также на первый вход задатчика 1, иницииру  отсчет задатчи- ко.м 1 временного интервала продолжиИМПУЛЬС

поступает Ю тельности вибронагружени  на данной форме

на счетный вход двухразр дного двоичного счетчика 14 и измен ет его состо ние на 01. Этот код с выхода двоичного счетчика 14 поступает на второй вход управл емого делител  16 частоты и увеличивает его коэффициент пересчета, уменьп)а , тем самым, скорость сканировани  частоты. При единичном значении D-триггера 11 высокий уровень сигнала с его пр мого выхода через первый ко.ммутатор 12 поступает на управл ющий вход второго коммутатора 18, ко- торый перекоммутирует серию счетных импульсов со счетного суммирующего входа на счетный вычитающий вход двоичного реверсивного счетчика 19 и измен ет направление сканировани  частоты вибронагру- жени . Содержимое двоичного реверсив- ного счетчика 19 и, как следствие, частота задающего генератора 4 начинают умень- щатьс . Частота колебаний испытуемого издели  8 следует за частотой задающего генератора 4 и вновь начинает приближатьс  к собственной, достигает ее и переходит за нее. D-триггер 11 вновь измен ет свое состо ние и примет значение, равное «1. Переход D-триггера 11 из одного положени  в другое  вл етс  сигналом, говор - 1цем о переходе частоты вибронагружени  через резонансную. Задний фронт сигнала с пр мого выхода D-триггера 11 поступает на вход формировател  13 коротких импульсов, и на его выходе вырабатываетс  импульс, измен ющий состо ние двоичного счетчика 14 с 01 на 10. Такое изменение вызывает очередное увеличение коэффициента пересчета управл емого делител  16 частоты и уменьшение скорости сканировани . Изменение состо ни  D-триггера 11 через первый 12 и второй 18 коммутаторы вызывает изменение направлени  сканировани . Описанный процесс повтор етс  до тех пор пока не произойдет переполнение двоичного счетчика 14, и при каждом очередном изменении состо ни  D-триггера 11 скорость сканировани  уменьщаетс , а направление сканировани  мен етс .

Сигнал с выхода «Переполнение двоичного счетчика 14 поступает на вход «Установка в «1 триггера 15 и устанав/швает его в единичное состо ние.

Предлагаемое устройство дл  виброрезонансных испытаний изделий позвол ет проводить испытани  объектов с .многорезонансными частотными характеристиками на произвольных, выбранных в любой последовательности , формах его резонансов, что дает возможность приблизить услови  испытаний к эксплуатационным. Предварительное программное задание скорости сканировани  частоты вибронагружени  в сочеСигнал с пр мого выхода триггера 15 5 тании с возможностью изменени  ее в окрестпоступает на вход управл емого делител  16 частоты, запрещает его реакцию на изменение состо ни  двоичного счетчика 14 и

ност х резонансных пиков и в сочетании с возможностью корректировки кодов частоты резонансов в программе испытаний

устанавливает максимальный коэффициент пересчета. Устройство переходит в режи.м поддержани  резонансной частоты, при котором скорость сканировани  минимальна , а направление скорости сканировани  измен етс  при каждом изменении состо ни  D триггера 11. Сигнал с пр мого выхода триггера 15 поступает также на первый вход задатчика 1, иницииру  отсчет задатчи- ко.м 1 временного интервала продолжи тельности вибронагружени  на данной форме

резонанса.

По истечении этого интервала в задат- чик 1 вводитс  текущее значение кода частоты , которое поступает на второй вход задатчика 1 с выхода двоичного реверсивного счетчика 19. Этот код запоминаетс  в задатчике 1 и в дальнейщем  вл етс  программным значением кода данной частоты на этой форме резонансов. Это сделано в св зи с тем, что в ходе длительных виброиспытаний в испытуемом изделии накапливаютс  микродефекты и его частотные характеристики мен ютс . Это приводит к тому, что коды частот, вы вленные до начала испытаний и включенные в начальную программу испытаний, начинают значительно отличатьс  от кодов частот, соответствующих частотам резонансов издели  в насто щий момент. Поэтому в ходе испытаний посто нно проводитс  корректировка программных значений частот резонансов.

С первого выхода задатчика 1 в схему устройства поступает сигнал установки в исходное состо ние в виде сигнала нулевого уровн , который запрещает его работу. На четвертом выходе задатчика 1 устанавливаетс  код частоты следующей по программе формы резонанса, который по нулевому уровню сигнала на первом выходе задатчика 1 заноситс  в двоичный реверсивный счетчик 19, и начинаетс  испытание издели  8 на следующей резонансной частоте .

В качестве програм.мируе.мого задатчика 1 может быть применена агрегатированна  микроэвм или специализированное вычислительное устройство, построенное на базе микропроцессорного комплекта интегральных схем.

Предлагаемое устройство дл  виброрезонансных испытаний изделий позвол ет проводить испытани  объектов с .многорезонансными частотными характеристиками на произвольных, выбранных в любой последовательности , формах его резонансов, что дает возможность приблизить услови  испытаний к эксплуатационным. Предварительное программное задание скорости сканировани  частоты вибронагружени  в сочетании с возможностью изменени  ее в окрестност х резонансных пиков и в сочетании с возможностью корректировки кодов частоты резонансов в программе испытаний

обеспечивает более точное программное задание резонансных частот, позвол ет сократить врем  поиска резонансов и перестройки с одной резонансной частоты на другую, чем достигаетс  повышение производительности виброиспытаний, а также исключает опасность пропуска резонансных пиков и попадание в зону «ложного, не собственного резонанса испытуемого издели , что повышает достоверность испытаний .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  виброрезонансных испытаний изделий, содержашее последовательна включенные блок регулировки часто- ты, задающий генератор, усилитель мошно- сти и вибровозбудитель, подвижна  часть которого служит дл  закреплени  испытуемого издели , измерительный вибропреобразователь колебаний издели  и фазовый детектор, первый вход которого соединен с выходом задаюпдего генератора, второй вход - с выходом измерительного вибропреобразовател , а выход - с входом блока регулировки частоты, отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительно- сти испытаний за счет оптимизации скорости сканировани  частоты вибронагружени  и повышени  достоверности испытани , оно снабжено программируемым задатчиком, фазовый детектор выполнен в виде первого формировател  пр моугольных импульсов, вход которого соединен с выходом задающего генератора и  вл етс  первым входом фазового детектора, второго формировател  пр моугольных импульсов, вход которого соединен с выходом измерительного вибропреобразовател  и  вл етс  вторым входом фазового детектора, D-триггера, С-вход и D-вход которого соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей пр моугольных импульсов, а вход «Установка в «О служит третьим входом фазового детектора и соединен с первым выходом программируемого задатчика, первого коммутатора, первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно с пр мым и инвертируюшим выходом D-триг- гера, а управл ющий вход служит четвер- тым входом фазового детектора и соеди

   0

   5 0

   5 5 0 5 5

   0

   нен с вторым выходом программируемого задатчика, формировател  коротких импульсов , вход которого соединен с пр мым выходом D-триггера, двоичного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом формировател  коротких импульсов, а вход «Установка в «О соединен с первым выходом программируемого задатчика, триггера, вход «Установка в «I которого соединен с выходом «Переполнение двоичного счетчика, вход «Установка в «О соединен с первым выходом программируемого задатчика, а пр мой выход служит вторым выходом фазового детектора и соединен с первым входом программируемого задатчика, управл емого делител  частоты, первый вход которого соединен с выходом триггера, а второй вход - с сигнальным выходом двоичного счетчика, второго коммутатора, сигнальный вход которого соединен с выходом управл мого делител  частоты, управл ющий вход соединен с выходом первого коммутатора, первый выход служит первым выходом фазового детектора и соединен с первым входом блока регулировки частоты , а второй выход соединен с вторым входом блока регулировки частоты и служит третьим выходом фазового детектора, и генератора пр моугольных импульсов, вход которого служит п тым входом фазового детектора и соединен с третьим выходом программируемого задатчика, а выход - с третьим входом управл емого делител  частоты, блок регулировки частоты выполнен в виде двоичного реверсивного счетчика, выход которого соединен с вторым входом программируемого задатчика и служит вторым выходом блока регулировки частоты, счетный суммирующий и счетный вычитающий входы которого служат соответственно первым и вторым входами блока регулировки частоты, а управл ющий вход и вход параллельного занесени  информации служат соответственно третьим и четвертым входами блока регулировки частоты и соединены соответственно с первым и четвертым выходами программируемого задатчика , и цифроаналогового преобразовател , вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, а выход  вл етс  первым выходом блока регулировки частоты .