SU1536428A1 - Устройство дл демонстрации и исследовани колебаний конструкции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к учебным приборам по механике, в частности к приборам дл  исследовани  колебательного движени . Цель изобретени  - расширение демонстрационных возможностей устройства путем демонстрации колебаний конструкции в автоколебательном режиме воздействи . Это достигаетс  за счет введени  источника излучени , фотоприемника, оптической системы, подвода излучени  к конструкции, оптической системы подвода отраженного от конструкции излучени  оптического источника, блока формировани  управл ющих импульсов. Причем источник механических колебаний содержит магнитоэлектрический преобразователь с усилителем и толкателем дл  взаимодействи  с конструкцией. При исследовании колебаний конструкции с помощью фотоприемника регистрируютс  повороты отражающей поверхности конструкции при ее колебани х вокруг положени  равновеси . Возможность оптической регистрации колебаний шероховатой отражающей поверхности обусловлена существованием большого числа спеклов диаграммы направленности излучени , которые поворачиваютс  в пространстве при поворотах отражающей поверхности. Сигнал с фотоприемника поступает на блок формировани  управл ющих импульсов, а с него - на усилитель магнитоэлектрического преобразовател . 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к учебным приборам по механике, в частности к приборам дл  исследовани  колебательного движени 

Цель изобретени  - расширение демонстрационных возможностей устройства путем демонстрации колебаний конструкции в автоколебательном режиме воздействи .

На фиг.1 представлено устройство дл  демонстрации и исследовани  колебаний конструкции, общий вид; на фиг.2 - топкатель магнитоэлектрического преобразовател ; на - блок модул ции излучени ; на фиг.А - фотоприемник; на фиг.5 - блок формировани  управл ющих импульсов

Устройство дл  демонстрации и исследовани  колебаний конструкции содержит основание 1, установленные на основании опоры 2 и 3, а также установленную на опорах конструкцию, например балку 4. Оптический квантовый генератор 5 (например, газовый ОКГ типа ЛГ-126) снабжен оптической системой дл  подвода из пучений к поверхности конструкции 4, включающей блок 6 модул ции и, например, коллиматор 7, Кроме того, устройство содержит подключенный к блоку 8 регистрации (например, многоканальный осциллограф типа Н-117) фотоприемник 9 и опжческую систему подвода отраженного от конструкции 4 излучени  генератора 5 к фотоприемнику 9, включающую коллиматор 10 и интерференционный фильтр 11, настроенный на длину волны излучени  генератора 5. Выход фотоприемника 9 подключен к входу блока 12 формировани  управл ющих импульсов, Один из выходов которого подключен к блоку 8 регистрации, а другой - к усилителю 13 (например, к усилителю мощности УКУ-020) источнлка механичес

jj 4284

жиме внешнего выпуска (например, Г5-26).

Устройство дл  демонстрации и исследовани  колебаний конструкции работает следующим обратом.

Запускают оптический квантовый генератор 5. Его излучение, модулированное по амплитуде блоком 6 модул ции с помощью коллиматора 7, подводитс  к поверхности конструкции 4 (модул ци  осуществл етс  с помощью модул тора 17 с подключенным к нему генератором 19 дл  обеспечени  возможности усилени  сигнала, несущего полезную информацию о колебани х конструкции 4 с помощью узкополосного усилител  22). Излучение оптического квантового генератора 5

10

ких колебаний, содержащего, кроме то- 2Q модулируетс  по амплитуде колеблющейго , магнитоэлектрический преобразователь 14 (например, динамик 30 ГД-2), при этом магнитоэлектрический преобразователь снабжен толкателем 15, прикрепленным, например, к диффузору 16 динамика 14 (фиг.2). Один из входов усилител  13 подключен к блоку 8 регистрации,,

Блок 6 модул ции (фиг.З) содержит

с  поверхностью конструкции 4 (как показано дальше при включении оптического квантового генератора 5 подают первый импульс на усилитель 13 25 и магнитоэлектрический преобразователь 14 источника мехаш1ческих колебаний ). Модул ци  отраженного от конструкции излучени  обусловлена поворотами отражающей поверхности

электрический модул тор 17 . например, ™ при колебани х и, следовательно, по- МЛ-13) с источником 18 напр жени воротами диаграмма отраженного изсмещени  рабочей точки модул тора илучени , содержащей большое количество спеклов (имеютс  в виду диффузно

подключенный к нему генератор 19 поднесущей частоты дл  обеспечени  возможности усилени  сигнала, несущего полезную информацию о колебани х конструкции 4 с помощью узкополосного усилител  (в качестве генератора 19 может быть использован генератор ГЗ-4 1 ).

Фотоприемник ( (фиг04) содержит фотоэлектронный умножитель 20 (например , ФЭУ-31А )с блоком 21 питани  и усилитель 22, в качестве которого может быть использован, например, crj- лёктивный микровольтметр .

Блок 12 формировани  управл ющих импульсов (фиго5) содержит амплитудный детектор 23, активный фильтр 24, в качестве которого может быть использован усилитель с частотно-зависимой положительной обратной св зью, выполненный, например, на основе моста Вина, блок 25 преобразовани  сигнала в пр моугольные импульсы (например, усилитель-формирователь УЗ-29), генератор 26 элект- 1рических импульсов, работаюнп й в ро35

40

45

отражающие поверхности металлических конструкций). Отраженное излучение генератора 5 с помощью оптической системы (коллиматора 10 и интерференционного фильтра 11, настроенного на длину волны излучени  оптического квантового генератора 5) подводитс  к фотоприемнику 9, где сигнал усиливаетс  с помощью узкополэсното усилител  22 (узкополосный усилитель позвол ет избежать помех, вносимых, например, посторонними источниками света, п T.riv), и подаетс  на блок 12 формировани  управл ющих импульсов , а также на блок 8 регистрации дл  контрол  качества принимаемого сигнала. В блоке формировани  управл ющих импульсов сигнал поступает на амплитудный детектор 23, с выхода которого снимаетс  сигнал, содержащий информацию о частоте, амплитуда и форма колебании конструкции (посту- 55 пает нп блок 8 регистрации). Этот

сигнал представл ет собой периодическую функцию времени, близкую к синусоидальной „ Чтобы устранить вли ние

50

модулируетс  по амплитуде колеблющейс  поверхностью конструкции 4 (как показано дальше при включении оптического квантового генератора 5 подают первый импульс на усилитель 13 и магнитоэлектрический преобразователь 14 источника мехаш1ческих колебаний ). Модул ци  отраженного от конструкции излучени  обусловлена поворотами отражающей поверхности

5

0

5

отражающие поверхности металлических конструкций). Отраженное излучение генератора 5 с помощью оптической системы (коллиматора 10 и интерференционного фильтра 11, настроенного на длину волны излучени  оптического квантового генератора 5) подводитс  к фотоприемнику 9, где сигнал усиливаетс  с помощью узкополэсното усилител  22 (узкополосный усилитель позвол ет избежать помех, вносимых, например, посторонними источниками света, п T.riv), и подаетс  на блок 12 формировани  управл ющих импульсов , а также на блок 8 регистрации дл  контрол  качества принимаемого сигнала. В блоке формировани  управл ющих импульсов сигнал поступает на амплитудный детектор 23, с выхода которого снимаетс  сигнал, содержащий информацию о частоте, амплитуда и форма колебании конструкции (посту- 5 пает нп блок 8 регистрации). Этот

сигнал представл ет собой периодическую функцию времени, близкую к синусоидальной „ Чтобы устранить вли ние

0

высших гармоник на формирование управл ющих импульсов, в блок введен перестраиваемый фильтр 24„ Сигнал с пего преобразуетс  в пропорциональные импульсы с помощью усилител -ограничител  25 и генератора 26 электрических импульсов. Импульсы с блока 12 поступают на усилитель 13, а затем

содержащее основание с опорами дл  установки конструкции, источник механических колебаний, блок регистрации отличающеес  тем, что, с целью расширени  демонстрационных возможностей за счет демонстрации колебаний конструкции в автоколебательном режиме воздействи , оно допол

(сигнал с выхода усилител  контролиру-JQ нительно содержит оптический кванто- етс  с помощью блока 8 регистрации)вый генератор, фотоприемник, блок

на магнитоэлектрический преобразователь 14, последний посредством толкател  15 взаимодействует с конструкцией 4. Таким образом, момент времени подвода механической энергии к конструкции 4 определ етс  параметрами колебаний конструкции 4. При этом амплитуда колебаний постепенно возрастает по закону, определ емому добротностью колебательной систем.

Установка может быть использована при работе в режиме вынужденных колебаний (оптический квантовый генератор 5 отключен, а частота воздействи  источника механических колебаний может быть задана с помощью генератора 26).

Технико-экономический эффект от использовани  изобретени  заключаетс  в расширении демонстрационных возможностей устройства, так как помимо исследовани  колебаний конструкции в режиме вынуждек;гъ х колебаний обесформировани  управл ющих импульсов, источник механических колебаний выполнен в виде магнитоэлектрического

15 преобразовател  с усилителем и толкателем дл  взаимодействи  с конструк цией, причем квантовый генератор оптически св зан с фотоприемником, выходы которого подключены к входу бло20 ка формировани  управл ющих импульсов и к первому входу блока регистрации , второй и третий входы которого св заны соответственно с первым и вторым выходами блока формировани  уп25 равл ющих импульсов, второй выход которого также подключен к усилителю магнитоэлектрического преобразовател , соединенного с четвертым входом блока регистрации о

30

2„ Устройство по п.1, отличающеес  тем, что блок формировани  управл ющих импульсов содержит последовательно включенные амплитудпечена возможность исследовани  колебаний конструкции в автоколебательном режиме воздействи .

Предлагаемое устройство целесообразно использовать в ВУЗах и техникумах на лекци х и в лабораторном практикуме по механике Формула изобретени 

1. Устройство дл  демонстрации и исследовани  колебаний конструкции,

содержащее основание с опорами дл  установки конструкции, источник механических колебаний, блок регистрации отличающеес  тем, что, с целью расширени  демонстрационных возможностей за счет демонстрации колебаний конструкции в автоколебательном режиме воздействи , оно дополнительно содержит оптический кванто- вый генератор, фотоприемник, блок

формировани  управл ющих импульсов, источник механических колебаний выполнен в виде магнитоэлектрического

преобразовател  с усилителем и толкателем дл  взаимодействи  с конструкцией , причем квантовый генератор оптически св зан с фотоприемником, выходы которого подключены к входу блока формировани  управл ющих импульсов и к первому входу блока регистрации , второй и третий входы которого св заны соответственно с первым и вторым выходами блока формировани  управл ющих импульсов, второй выход которого также подключен к усилителю магнитоэлектрического преобразовател , соединенного с четвертым входом блока регистрации о

2„ Устройство по п.1, отличающеес  тем, что блок формировани  управл ющих импульсов содержит последовательно включенные амплитудный детектор, перестраиваемый фильтр, усилитель-ограничитель, генератор электрических сигналов, причем вход амплитудного детектора  вл етс  входом блока формировани  импульсов,

причем выход амплитудного детектора  вл етс  первым выходом блока формировани  импульсов, а выход генератора электрических сигналов  вл етс  вторым выходом блока формировани  импульсов .

oo

ГЧ

ЧГ чС

C-, LTN

«

чччч

S

J

tv: «u

Фиг.Ч

Фм.5

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для демонстрации и исследования колебаний конструкции, .с содержащее основание с опорами для установки конструкции, источник механических колебаний, блок регистрации отличающееся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей за счет демонстрации колебаний конструкции в автоколебательном режиме воздействия, оно дополнительно содержит оптический квантовый генератор, фотоприемник, блок формирования управляющих импульсов, источник механических колебаний выполнен в виде магнитоэлектрического преобразователя с усилителем и толкателем для взаимодействия с конструкцией, причем квантовый генератор оптически связан с фотоприемником, выходы которого подключены к входу блока формирования управляющих импульсов и к первому входу блока регистрации, второй и третий входы которого связаны соответственно с первым и вторым выходами блока формирования управляющих импульсов, второй выход которого также подключен к усилителю магнитоэлектрического преобразователя, соединенного с четвертым входом блока регистрации.
2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования управляющих импульсов содержит последовательно включенные амплитудный детектор, перестраиваемый фильтр, усилитель-ограничитель, генератор электрических сигналов, причем' вход амплитудного детектора является входом блока формирования импульсов, причем выход амплитудного детектора является первым выходом блока формирования импульсов, а выход генератора электрических сигналов является вторым выходом блока формирования импульсов .

   Фиг.1

   Фиг.Ч

   К13 ... ...... 11 1$ J L _ «// |— 13 1 # 1 (КЗ КЗ ' f отд

   Φαι.5